Bir Bilgisayar Çipi Yarı İletken Olmadan Nasıl Çalışır?

Bu günlerde bilgisayarları ve çeşitli mobil cihazlar yarı iletken transistörlerden yapılmış çiplerle. Gerçekten de, transistör, uzun yıllar boyunca her yerde bulunan bir elektronik bileşen olmuştur.

Ancak, bu her zaman böyle değildi. Geçmişte elektronik cihazlarda vakum tüpleri veya valfler adı verilen cihazlar kullanılıyordu.

Transistörler vs. vakum tüpleri/valfler

A transistör bir akımın akmasını önleyen veya izin veren bir anahtar görevi gören ikili bir cihazdır. Transistörler, sinyalleri yükseltmek için de kullanılabilir. Yarı iletken malzemeden yapılırlar.

A vakum tüpü aynı zamanda akım akışını kontrol edebilir, ancak bunu transistörden farklı bir mekanizma kullanarak başarır. Ayrıca transistörlerden çok daha büyüktürler.

Temel olarak, transistörlerin piyasaya sürülmesinden sonra elektronik endüstrisi olağanüstü bir hızla başladı. Bu, tasarım ve teknolojik gelişmeler sayesinde sürekli küçülmeleri nedeniyle mümkün olmuştur.

Bunu vurgulamak için modern elektronik cihazlar, kelimenin tam anlamıyla milyarlarca transistör, ve nispeten küçük paketlere sığdırılırlar.

Yıllar içinde cihazlardaki transistör sayısı arttıkça, bu cihazların işlem gücü ve yetenekleri de arttı.

Kısacası, transistörler ve diğer yarı iletken tabanlı elektronikler harikadır. Bununla birlikte, sorunları olmadan olmadıklarını unutmamalısınız. Yarı iletken malzemelerin özelliklerinden dolayı, elektronların akışı bir şekilde sınırlıdır, bu da cihazların istediği gibi ideal performans göstermesini engelleyebilir.

Gelecek vaat eden yeni teknoloji

Bu sorunun olası bir cevabında, California San Diego Üniversitesi'nde (UCSD) bir mühendislik araştırma ekibi yakın zamanda bir zamanlar popüler olan tüplere/valflere benzer mikro ölçekli cihazlar yarattılar.

Not:

Bu cihazlarda elektronlar serbest uzayda serbest bırakılır, yani orada akışlarını sınırlayacak hiçbir malzeme yoktur. Bu harika ama bu elektronları serbest bırakmak için, bugün piyasada bulunan tüpler/valflerde olduğu gibi genellikle çok fazla enerji gerekir.

Elektronları serbest bırakmak için genellikle yüksek sıcaklıklar/yüksek voltaj gerekir. Bu açıkçası yarı iletken cihazlarda gerekli değildir ve bu tür koşullar mikroelektroniğe dayanan cihazlar için uygun değildir. Bu, yarı iletken teknolojisinin yükselişine yardımcı olabilecek birçok şeyden biridir.

Ancak UCSD'deki ekip, bu sorunu aşmak için yeni bir yaklaşım benimsedi. Cihazları, aralarına bir silikon dioksit tabakası yerleştirilmiş bir silikon gofret üzerine monte edilmiş, altından yapılmış bir metasurface ile yapılır.

Elektronları serbest bırakmak için ekip iki yönlü bir yaklaşım kullanıyor; cihazlara düşük voltaj ve düşük güçlü kızılötesi lazer uygulanır. Bu, lazer ve voltaj ile aktivasyondan sonra güçlü bir elektrik alanı yaratılması nedeniyle esas olarak metalden kopan elektronların salınmasına yol açar.

Performans ve Görünüm

Testlerde, aktivasyondan sonra cihazlar iletkenlikte yüzde bin artış gösterdi. Bu cihazlar kuşkusuz henüz mükemmel değil, ancak ilk etapta yalnızca bir kavram kanıtı olarak tasarlandılar.

Ekibin lideri Profesör Dan Sievenpiper, bu tür bir cihazın tüm yarı iletken yelpazesini değiştiremeyeceğini belirtiyor. ancak yüksek frekans veya yüksek güç gerektiren uygulamalar gibi öne çıkan alanlara sahip olacağına inanıyor.

Ekip, cihazlarını iyileştirmenin yanı sıra nasıl çalıştıklarını daha iyi anlamanın ve tüm olası uygulamaları keşfetmenin yöntemlerini araştırıyor.

Son güncelleme 03 Şubat 2022

Yukarıdaki makale, Guiding Tech'i desteklemeye yardımcı olan bağlı kuruluş bağlantıları içerebilir. Ancak, editoryal bütünlüğümüzü etkilemez. İçerik tarafsız ve özgün kalır.