WikiDer > Баллистический отклоняющий транзистор

Ballistic deflection transistor

Баллистические отклоняющие транзисторы (BDT) - электронные устройства, разработанные с 2006 года,[1] для высокоскоростной интегральные схемы, который представляет собой набор схем, ограниченных полупроводниковым материалом. Они используют электромагнитные силы вместо логический вентиль, устройство, используемое для работы исключительно на определенных входах, чтобы переключать силы электронов. Уникальная конструкция этого транзистора включает отдельные электроны, отскакивающие от препятствий в форме клина, называемых дефлекторами.[2] Первоначально ускоренные электрическим полем, электроны затем направляются по своему пути посредством электромагнитный отклонение. Таким образом, электроны могут перемещаться, не рассеиваясь на атомах или дефектах, что приводит к повышению скорости и снижению энергопотребления.[3]

Цель

Транзистор с баллистическим отклонением будет иметь важное значение, действуя одновременно как линейный усилитель и переключатель для протекания тока на электронных устройствах, который можно использовать для поддержания цифровой логики и памяти. Скорость переключения транзисторов сильно зависит от того, насколько быстро носители заряда (обычно электроны) могут переходить из одной области в другую. По этой причине исследователи хотят использовать баллистическая проводимость для сокращения времени в пути носителя заряда.[3] Обычные МОП-транзисторы также рассеивают много тепла из-за неупругих столкновений электронов и должны быстро переключаться, чтобы сократить интервалы времени, когда выделяется тепло, что снижает их полезность в линейных схемах.[2]

Преимущества

Одним из преимуществ транзистора баллистического отклонения является то, что, поскольку такое устройство будет потреблять очень мало энергии (реализация адиабатический контур), он будет выделять меньше тепла и, следовательно, сможет работать быстрее или с более высоким рабочим циклом. Таким образом, его будет легче использовать в различных приложениях. Эта конструкция также снизит электрический шум, исходящий от электронных устройств.[2] Наряду с повышенной скоростью, еще одним преимуществом баллистического отклоняющего транзистора является то, что он может использоваться как в линейном усилителе, так и в переключателе.[3] Кроме того, транзисторы баллистического отклонения по своей сути малы, потому что только небольшой размер позволяет снизить роль механизмов, ответственных за неупругое рассеяние электронов, обычно преобладающих в более крупных устройствах.[4]

Альтернативные подходы к баллистической проводимости

Целью многих лабораторий по всему миру является создание переключателей и усилителей, которые могут работать быстрее, чем современные технологии.[3] В частности, электроны внутри устройства должны демонстрировать баллистическая проводимость поведение.[5] В настоящее время кремниевый МОП полевой транзистор (MOSFET) - это основная и ведущая схема. Однако исследователи предсказывают, что поиск идеального полупроводника уменьшит размеры транзистора, даже ниже размеров, наблюдаемых в нынешнем поколении кремниевых транзисторов, что приведет ко многим нежелательным эффектам, снижающим производительность МОП-транзисторов.[3] С начала 1960-х годов проводились исследования, направленные на баллистическая проводимость, которые приводят к современным металл-изолятор-металл диоды, но трехконтактный выключатель произвести не удалось.[3] Другой подход к баллистическая проводимость было уменьшить рассеяние за счет понижения температуры, в результате чего сверхпроводящие вычисления.[4] Транзисторы баллистического отклонения представляют собой новейшую (в 2006 г.) конструкцию, созданную компанией Корнельский завод нанотехнологий, используя двумерный электронный газ как проводящая среда.[2]

Более раннее ламповое устройство под названием трубка отклонения луча предоставляет аналогичную функциональность, основанную на аналогичном принципе.

Рекомендации

  1. ^ Квентин Дидак; Мартин Маргала; Марк Дж. Фельдман (20 ноября 2006 г.). Терагерцовый транзистор на основе геометрического отклонения баллистического тока. Дайджест Международного микроволнового симпозиума IEEE MTT-S. С. 345–347. Дои:10.1109 / MWSYM.2006.249522. ISBN 978-0-7803-9541-1.
  2. ^ а б c d Шервуд, Джонатан. «Радикальный чип« баллистических вычислений »отскакивает электроны, как бильярд». Архивировано из оригинал 24 февраля 2013 г.. Получено 17 августа 2006.
  3. ^ а б c d е ж Белл, Труди Э. (февраль 1986 г.). «В поисках баллистических действий». IEEE Spectrum. 2. 23 (2): 36–38. Bibcode:1986IEEES..23 ... 36B. Дои:10.1109 / mspec.1986.6370997.
  4. ^ а б Натори, Кендзи (6 июля 1994 г.). «Баллистический металл-оксидный полупроводниковый полевой транзистор». Журнал прикладной физики. 76 (8): 4879–4890. Bibcode:1994JAP .... 76.4879N. Дои:10.1063/1.357263. HDL:2241/88704.
  5. ^ Дьяконов Михаил; Майкл Шур (11 октября 1993 г.). «Аналогия мелкой воды для транзистора с баллистическим полевым эффектом: новый механизм генерации плазменных волн постоянным током». Письма с физическими проверками. 71 (15): 2465–2468. Bibcode:1993ПхРвЛ..71.2465Д. Дои:10.1103 / PhysRevLett.71.2465. PMID 10054687.