طراحی جدید ترانزیستورهای بسیار سریع با خلأ

دانشمندان دانشگاه پیترزبورگ موفق به ساخت ترانزیستور جدیدی شدند که در آن از خلاء استفاده شده است، این ترانزیستور قادر است الکترون‌ها را صد برابر سریع‌تر از ترانزیستورهای حالت جامد از خود عبور دهد. محققان معتقدند که این فناوری جدید می‌تواند کاربردهای وسیعی داشته باشد زیرا کاملا با راهبردهای فعلی طراحی مدارات الکترونیکی انطباق‌پذیر است.

این گروه تحقیقاتی ترانزیستور اثرمیدان با ولتاژ کم ساخته‌اند که در آن به‌جای قطعات حالت جامد از کانال خلاء نانومقیاس استفاده شده است. این کانال روی زیرلایه نیمه‌هادی اکسید فلزی اچ شده است. اگر این ترانزیستور به حالت بهینه برسد قادر خواهد بود بار را در صد فمتوثانیه عبور دهد که این رقم صد برابر بیشتر از ترانزیستورهای حالت جامد است. لازم به‌ذکر است که سرعت عبور بار از ترانزیستور فاکتور تعیین کننده در سرعت سیستم‌های الکترونیکی است. 

 

ترانزیستورها قلب تمام ادوات الکترونیکی هستند آنها قادرند تا سیگنال‌های الکترونیکی را تقویت یا سوئیچ کنند. در ترانزیستورها اثر میدان از میدان الکتریکی در ماده نیمه‌هادی، نظیر سیلیکون، استفاده می‌شود تا هدایت الکترون کنترل شود. در این ترانزیستورها برای افزایش سرعت حرکت بار در ماده حالت جامد، باید از میدان الکتریکی استفاده شود، برای افزایش سرعت حرکت بار باید این میدان را افزایش داد که این امر موجب پراش الکترون شده و در نهایت کارایی و اثربخشی ترانزیستور را کاهش می‌دهد.

خلاء فضایی است که بارهای الکترونی می‌توانند بدون پراش یافتن از میان آن عبور کنند بنابراین سرعت حرکت الکترون در آن بسیار بالا است. البته برای استفاده از خلاء در ادوات الکترونیکی نیاز به ولتاژ بالا است که این شرایط انطباق‌پذیر با فناوری ترانزیستورهای حالت جامد نیست. در این پروژه محققان طراحی جدیدی از ترانزیستور خلاء ارائه کرده‌اند که بر این مشکل فائق آمده است، در این نوع ترانزیستورها توان کمتری مصرف شده و سرعت بالایی به‌دست می‌آید.

هونگ کو کیم از محققان این پروژه می‌گوید این فناوری جدید قادر است کاربردهای وسیعی داشته باشد. از این ترانزیستور نه تنها در ادوات سرعت بالا و کم مصرف می‌توان استفاده کرد بلکه در ادوات تبدیل انرژی نیز می‌تواند به‌کار رود. مزیت این فناوری آن است که با سیستم‌های الکترونیکی رایج منطبق بوده و می‌توان آن را با هزینه کم تولید کرد. هر چند که این کشف بسیار جالب توجه است اما باید تحقیقات بیشتری درباره آن انجام داد.