Paano gumagana ang isang computer chip na walang semiconductors?

Sa mga araw na ito awtomatikong iugnay namin ang mga computer at iba't ibang mga mobile na aparato sa mga chips na gawa sa semiconducting transistors. Sa katunayan sa loob ng maraming taon ang transistor ay isang ubiquitous na elektronikong sangkap.

Gayunpaman, hindi ito palaging nangyayari. Noong nakaraan, ang mga aparato na tinatawag na mga vacuum tubes, o mga balbula ay ginamit sa mga elektronikong aparato.

Transistor kumpara sa mga vacuum tubes / valves

Ang transistor ay isang aparatong binary na kumikilos bilang isang switch, alinman sa pagpigil o pagpapahintulot sa isang kasalukuyang dumaloy. Ang mga transistor ay maaari ding magamit upang palakihin ang mga signal. Ang mga ito ay ginawa mula sa materyal na semiconductor.

Ang isang vacuum tube ay may kakayahang kontrolin ang kasalukuyang daloy ngunit nakamit ito gamit ang ibang mekanismo sa transistor. Mas malaki rin ang mga ito kaysa sa mga transistor.

Karaniwan, pagkatapos ng pagpapakilala ng mga transistor, ang industriya ng elektroniko ay huminto sa isang kahanga-hangang bilis. Posible ito dahil sa kanilang patuloy na pag-urong salamat sa disenyo at pagsulong ng teknolohiya.

Upang bigyang-diin ito, ang mga modernong elektronikong aparato ay naglalaman ng literal na bilyun-bilyong mga transistor, at sila ay magkasya sa medyo maliit na mga pakete.

Tulad ng mga bilang ng mga transistor sa mga aparato ay nadagdagan sa mga nakaraang taon, sa gayon ang kapangyarihan ng pagproseso at mga kakayahan ng mga aparatong ito.

Sa madaling salita, ang mga transistor at iba pang mga elektronikong nakabase sa semiconductor na nakabase ay kahanga-hangang. Dapat mong tandaan, gayunpaman, na hindi sila wala ang kanilang mga isyu. Dahil sa mga katangian ng mga materyales na semiconducting, ang daloy ng mga electron ay limitado sa medyo, na maaaring mapigilan ang mga aparato mula sa pagganap tulad ng nais ng isa.

Nangangako ng bagong tech

Sa isang posibleng kasagutan sa isyung ito, isang pangkat ng pananaliksik sa engineering sa University of California San Diego (UCSD) na kamakailan ay lumikha ng mga aparato na micro-scale na katulad ng mga dating sikat na tubo / valves.

Tandaan: Ang mga aparatong ito ay maaaring humantong sa lahat ng mga uri ng kapana-panabik na tech tulad ng mas mahusay na mga solar cells at maaaring magamit sa labas ng industriya ng electronics sa mga lugar tulad ng photochemistry at photocatalysis marahil ay kapaki-pakinabang kahit na sa iba't ibang mga aplikasyon sa kapaligiran.

Sa mga aparatong ito ang mga elektron ay pinalaya sa libreng espasyo, nangangahulugang walang materyal doon upang limitahan ang kanilang daloy. Ito ay mahusay ngunit upang palayain ang mga elektron na ito, ang maraming enerhiya ay karaniwang kinakailangan tulad ng kaso sa mga tubes / valves na kasalukuyang nasa merkado ngayon.

Karaniwang kinakailangan ang mataas na temperatura / mataas na boltahe upang palayain ang mga electron. Ito ay malinaw na hindi kinakailangan sa mga aparato ng semiconductor, at ang mga uri ng kundisyon na ito ay hindi angkop para sa mga aparato na umaasa sa microelectronics. Ito ay isa sa maraming mga bagay na makakatulong sa pagtaas ng teknolohiya ng semiconductor.

Ang koponan sa UCSD, gayunpaman, ay kumuha ng isang nobelang diskarte sa pagkuha sa paligid ng problemang ito. Ang kanilang mga aparato ay ginawa gamit ang tinatawag na isang metasurface na gawa sa ginto, na naka-mount sa isang wafer ng silikon na may isang layer ng silikon na dioxide na nakabalot sa pagitan.

Upang palabasin ang mga elektron ang koponan ay gumamit ng dalawang-tiklop na diskarte; isang mababang boltahe kasama at isang mababang-powered na infrared laser ay inilalapat sa mga aparato. Ito ay humahantong sa pagpapalabas ng mga electron na mahalagang ripped mula sa metal dahil sa paglikha ng isang malakas na patlang ng kuryente pagkatapos ng pag-activate sa laser at boltahe.

Pagganap at Outlook

Sa mga pagsubok, pagkatapos ng pag-activate, ang mga aparato ay nagpakita ng isang libong porsyento na pagtaas sa conductivity. Ang mga aparatong ito ay tinanggap na hindi perpekto pa, ngunit inilaan lamang sila bilang isang patunay-ng-konsepto sa unang lugar.

Ang nangunguna sa koponan, si Propesor Dan Sievenpiper ay nagsasaad na ang ganitong uri ng aparato ay hindi may kakayahang palitan ang buong saklaw ng mga aparato ng semiconductor, ngunit naniniwala siya na magkakaroon sila ng kanilang mga paninindigan na lugar tulad ng sa mga aplikasyon na nangangailangan ng mataas na dalas o mataas na kapangyarihan.

Ang koponan ay naggalugad ng mga pamamaraan ng pagpapabuti ng kanilang mga aparato pati na rin ang pagkuha ng isang mas mahusay na pag-unawa sa kung paano sila gumagana at tuklasin ang lahat ng mga posibleng aplikasyon.