Come funziona un chip senza semiconduttori?

In questi giorni associamo automaticamente computer e vari dispositivi mobili a chip realizzati con transistor a semiconduttore. In effetti per molti anni il transistor è stato un componente elettronico onnipresente.

Tuttavia, non è sempre stato così. In passato, i dispositivi chiamati tubi a vuoto o valvole venivano utilizzati nei dispositivi elettronici.

Transistor vs. valvole / tubi a vuoto

Un transistor è un dispositivo binario che funge da interruttore, impedendo o consentendo al flusso di corrente. I transistor possono anche essere usati per amplificare i segnali. Sono realizzati in materiale semiconduttore.

Un tubo a vuoto è anche in grado di controllare il flusso di corrente ma lo fa usando un meccanismo diverso dal transistor. Sono anche molto più grandi dei transistor.

Fondamentalmente, dopo l'introduzione dei transistor, l'industria elettronica è decollata a un ritmo fenomenale. Ciò è stato possibile grazie al loro continuo restringimento grazie al design e ai progressi tecnologici.

Per enfatizzare ciò, i moderni dispositivi elettronici contengono letteralmente miliardi di transistor e si adattano a pacchetti relativamente piccoli.

Poiché il numero di transistor nei dispositivi è aumentato nel corso degli anni, anche la potenza di elaborazione e le capacità di questi dispositivi sono aumentate.

In breve, i transistor e altri dispositivi elettronici basati sui semiconduttori sono fantastici. Si noti, tuttavia, che non sono privi di problemi. A causa delle proprietà dei materiali semiconduttori, il flusso di elettroni è in qualche modo limitato, il che può impedire ai dispositivi di funzionare nel modo ideale che si vorrebbe.

Nuova tecnologia promettente

In una possibile risposta a questo problema, un team di ricerca ingegneristica dell'Università della California di San Diego (UCSD) ha recentemente creato dispositivi in ​​micro-scala simili ai tubi / valvole un tempo popolari.

Nota: questi dispositivi potrebbero portare a tutti i tipi di tecnologia eccitante come le migliori celle solari e potrebbero persino essere utilizzati al di fuori del settore elettronico in aree come la fotochimica e la fotocatalisi, che potrebbero essere utili anche in varie applicazioni ambientali.

In questi dispositivi gli elettroni vengono liberati nello spazio libero, il che significa che non c'è materiale lì per limitare il loro flusso. Questo è fantastico, ma per rilasciare questi elettroni, di solito è necessaria molta energia, come nel caso dei tubi / valvole attualmente sul mercato oggi.

Le alte temperature / alta tensione sono generalmente necessarie per liberare gli elettroni. Ciò ovviamente non è necessario con i dispositivi a semiconduttore e questi tipi di condizioni non sono adatti per dispositivi che si basano sulla microelettronica. Questa è una delle tante cose che avrebbero aiutato l'ascesa della tecnologia dei semiconduttori.

Il team di UCSD, tuttavia, ha adottato un nuovo approccio per aggirare questo problema. I loro dispositivi sono realizzati con quella che viene chiamata metasuperficie d'oro, montata su un wafer di silicio con uno strato di biossido di silicio inserito in mezzo.

Per liberare elettroni il team usa un duplice approccio; una bassa tensione lungo e un laser a infrarossi a bassa potenza sono applicati ai dispositivi. Ciò porta al rilascio di elettroni che sono essenzialmente strappati dal metallo a causa della creazione di un forte campo elettrico dopo l'attivazione con il laser e la tensione.

Prestazioni e Outlook

Nei test, dopo l'attivazione, i dispositivi hanno mostrato un aumento della conducibilità del mille percento. È vero che questi dispositivi non sono ancora perfetti, ma in primo luogo sono stati concepiti solo come bozze di concetto.

Il leader del team, il professor Dan Sievenpiper, afferma che questo tipo di dispositivo non è in grado di sostituire l'intera gamma di dispositivi a semiconduttore, ma ritiene che avranno le loro aree distintive come in applicazioni che richiedono alte frequenze o alta potenza.

Il team sta esplorando i metodi per migliorare i propri dispositivi e per comprendere meglio come funzionano ed esplorare tutte le possibili applicazioni.