컴퓨터 칩은 반도체없이 어떻게 작동합니까?

요즘 우리는 컴퓨터와 다양한 모바일 장치를 반도체 트랜지스터로 만든 칩과 자동으로 연결합니다. 실제로 수년 동안 트랜지스터는 유비쿼터스 전자 부품이었습니다.

그러나 이것이 항상 그런 것은 아닙니다. 과거에는 진공관 또는 밸브라고 불리는 장치가 전자 장치에 사용되었습니다.

진공관 / 밸브 대 트랜지스터

트랜지스터 는 전류가 흐르는 것을 방지하거나 허용하는 스위치 역할을하는 바이너리 장치입니다. 트랜지스터는 또한 신호를 증폭하는 데 사용될 수 있습니다. 그들은 반도체 재료로 만들어집니다.

진공관 은 또한 전류 흐름을 제어 할 수 있지만 트랜지스터에 다른 메커니즘을 사용하여이를 달성합니다. 그것도 트랜지스터보다 훨씬 큽니다.

기본적으로 트랜지스터 도입 이후 전자 산업은 놀라운 속도로 이륙했습니다. 이것은 디자인과 기술 발전으로 인해 지속적으로 줄어들고 있기 때문에 가능했습니다.

이를 강조하기 위해 현대의 ​​전자 장치에는 말 그대로 수십억 개의 트랜지스터가 들어 있으며 상대적으로 작은 패키지에 들어 맞습니다.

수년 동안 디바이스의 트랜지스터 수가 증가함에 따라 이러한 디바이스의 처리 능력과 성능도 향상되었습니다.

즉, 트랜지스터 및 기타 반도체 기반의 전자 제품은 매우 뛰어납니다. 그러나 문제가없는 것은 아닙니다. 반도체 재료의 특성으로 인해 전자의 흐름은 다소 제한되어있어 장치가 원하는대로 이상적으로 작동하지 못하게 할 수 있습니다.

유망 신기술

이 문제에 대한 가능한 대답으로 University of California San Diego (UCSD)의 엔지니어링 리서치 팀이 최근 인기있는 튜브 / 밸브와 유사한 미세 스케일 장치를 개발했습니다.

참고: 이 장치는 더 나은 태양 전지와 같은 모든 종류의 흥미 진진한 기술로 이어질 수 있으며 심지어 광화학 및 광촉매와 같은 분야의 전자 산업 외부에서 사용될 수있어 다양한 환경 응용에도 유용 할 수 있습니다.

이 장치들에서 전자들은 자유 공간으로 방출되어, 그 흐름을 제한 할 물질이 없다는 것을 의미합니다. 이것은 훌륭하지만이 전자를 방출하기 위해 현재 시장에 현재있는 튜브 / 밸브의 경우처럼 많은 에너지가 필요합니다.

고온 / 고전압은 일반적으로 전자를 방출하는 데 필요합니다. 이것은 분명히 반도체 소자에는 필요하지 않으며 이러한 유형의 조건은 마이크로 일렉트로닉스에 의존하는 소자에는 적합하지 않습니다. 이것은 반도체 기술의 등장으로 도움이되었을 많은 것들 중 하나입니다.

그러나 UCSD의 팀은이 문제를 해결하기위한 새로운 접근법을 채택했습니다. 이 장치는 이산화 규소 층을 사이에 끼 우고 실리콘 웨이퍼 위에 올려 놓은 금으로 만든 메타 표면으로 만들어집니다.

전자를 방출하기 위해 팀은 두 가지 접근 방식을 사용합니다. 낮은 전압 및 저전력 적외선 레이저가 장치에 적용됩니다. 이것은 레이저 및 전압으로 활성화 한 후에 강한 전기장을 생성함으로써 본질적으로 금속으로부터 찢어진 전자의 방출로 이어진다.

성과와 전망

테스트에서, 활성화 후, 장치는 전도도를 1, 000 % 증가 시켰습니다. 이 장치들은 아직 완전히 완벽하지는 않지만, 처음에는 개념 증명만을위한 것입니다.

팀의 리더 인 Dan Sievenpiper 교수는 이러한 유형의 장치는 반도체 장치의 전체 범위를 대체 할 수는 없지만 고주파수 또는 고전력이 필요한 응용 프로그램과 같이 눈에 띄는 영역을 차지할 것으로 생각합니다.

팀은 장치 개선 방법을 모색하고 가능한 모든 응용 프로그램을 탐색하고 탐색하는 방법을 더 잘 이해할 수 있습니다.