VAKUMLU KANAL TRANSİSTÖRÜ, YARI İLETKENLERİN VE VAKUM TÜPLERİNİN EN İYİ BİRLEŞİMİ

    vakumlu kanal transistörü, yarı iletkenlerin ve vakum tüplerinin en iyi birleşimi

         Vakum tüpleri, ilk elektronik cihazların temel bileşenleri olmasına rağmen, 1970'li yıllara gelindiğinde neredeyse tamamen yarı iletken transistörlerle değiştirildi. Ancak son birkaç yılda araştırmacılar, vakumlu tüplerin ve modern yarıiletkenlerin en iyisini tek bir cihaza bağlayan "nanokrosel vakum kanal transistörleri" (NVCT'ler) geliştiriyorlar.

         Klasik transistörlere kıyasla, NVCT'ler daha yüksek sıcaklıklara ve ışınımlara karşı daha dayanıklıdır. Bu avantajlar, NVCT'leri radyasyona dayanıklı derin uzay iletişimi, yüksek frekanslı cihazlar ve THz elektroniği gibi uygulamalar için ideal aday yapmaktadır. Ayrıca, bir bilgisayar çipindeki transistör sayısının yaklaşık iki yılda iki kat arttığını belirten Moore yasasını genişletmek için adaylar, kısa süre içinde yarı iletken transistörlerin fiziksel sınırlamaları nedeniyle bir barikat oluşturması bekleniyor.

         Öte yandan, geleneksel vakum tüpleri, yarıiletken transistörlere kıyasla bazı dezavantajlara sahiptir ve bu da onların eskimiş hale gelmesine neden olmuştur. Özellikle, vakum tüpleri çok büyüktür ve çok fazla enerji tüketmektedir.

         Yeni NVCT'ler ile yeni cihazlar modern yarıiletken üretim teknikleri kullanılarak üretildiğinden boyutlar artık bir sorun haline gelmiyor ve böylece birkaç nanometre kadar küçük olabiliyor. Geleneksel vakum tüpleri ampul gibi görünse de, NVCT'ler tipik yarıiletken transistörlere daha çok benzemektedir ve sadece tarama elektron mikroskopu altında görülebilir. Yeni bir araştırmada, Moffett Field, California'daki NASA Ames Araştırma Merkezi'ndeki araştırmacılar Jin-Woo Han, Dong-Il Moon ve M. Meyyappan, enerji tüketimi sorununu çözmek için bir silikon tabanlı NVCT tasarladılar.

         Bir NVCT'de “Gate” (kapı), sürücü gerilimini alan ve bu voltaja dayanarak iki elektrot arasındaki elektron akışını kontrol eden bileşendir. Buna karşılık, eski vakum tüplerinde, elektronlar cihazın emitörünü ısıtarak serbest bırakırd. Elektronlar bir vakumdan (vakum boşluğu) geçtiği için çok yüksek hızda hareket ettiğinden, daha hızlı çalışmasına neden olur.

         NVCT'lerde gerçekte bir vakum yoktur, bunun yerine elektronlar atmosferik basınçta helyum gibi inert bir gazla dolu bir boşluktan geçer. Elektrotlar arasındaki mesafe çok küçük olduğu için (50 nm kadar az) bir elektronun bir gaz molekülü ile çarpışma olasılığı çok düşüktür ve bu nedenle elektronlar gerçek bir vakumda olduğu gibi hızlı hareket eder. Bazı çarpışmalarda bile, gaz molekülleri daha düşük çalışma voltajı nedeniyle iyonize değildir.

         Yeni vakum transistörlerinin belki de en büyük avantajı, yüksek sıcaklıklara ve iyonlaştırıcı radyasyona tahammül etme kabiliyetidir; bu da onları askeri ve uzay uygulamaları tarafından sıklıkla karşılaşılan zor koşullar için umut vadeden adaylar haline getirmektedir. Yeni çalışmada, Araştırmacılar deneysel olarak NVCT'lerin 200 ° C'ye kadar olan sıcaklıklarda aynı performans seviyesinde çalışmaya devam ederken, konvansiyonel transistörler bu sıcaklıkta çalışmayı bırakacaklarını gösterdi. Testler aynı zamanda yeni NVCT'lerin gama ve proton radyasyonuna karşı sağlam olduğunu gösterdi.

    Çeviri: Celal DEMİRTAŞ

    Kaynak:Jin-Woo Han, Dong-Il Moon, and M. Meyyappan. "Nanoscale Vacuum Channel Transistor." Nano Letters. DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04363

    Provided by: Nano Letters

    Yayınlama tarihi: 11.04.2017

.
.