Пьезоэлектрические транзисторы
Такие устройства имеют в своей структуре пьезоэлектрический и пьезорезистивный компоненты. Первый преобразует электрические импульсы в звуковые. Второй — поглощает эти звуковые волны, сжимается и, соответственно, открывает или закрывает транзистор. В качестве пьезорезистивного вещества используется селенид самария (слайд 14) — в зависимости от давления он ведет себя или как полупроводник (с высоким сопротивлением), или как металл. Одними из первых концепцию пьезоэлектрического транзистора представили в IBM. Инженеры компании занимаются разработками в этой области еще с 2012 года. Также в этом направлении работают их коллеги из Национальной физической лаборатории Великобритании, университета Эдинбурга и Оберна.
Пьезоэлектрический транзистор рассеивает значительно меньшее количество энергии, чем кремниевые устройства. В первую очередь технологию планируют применять в небольших гаджетах, от которых сложно отводить тепло — смартфонах, радиоприборах, радарах.
Характеристики популярных аналогов
Наименование производителя: KT972A
- Тип материала: Si
- Полярность: NPN
- Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 8 W
- Макcимально допустимое напряжение коллектор-база (Ucb): 60 V
- Макcимально допустимое напряжение эмиттер-база (Ueb): 5 V
- Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 4 A
- Предельная температура PN-перехода (Tj): 150 °C
- Граничная частота коэффициента передачи тока (ft): 200 MHz
- Статический коэффициент передачи тока (hfe): 750
Наименование производителя: WW263
- Тип материала: Si
- Полярность: NPN
- Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 65 W
- Макcимально допустимое напряжение коллектор-база (Ucb): 100 V
- Макcимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 100 V
- Макcимально допустимое напряжение эмиттер-база (Ueb): 5 V
- Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 10 A
- Предельная температура PN-перехода (Tj): 150 °C
- Ёмкость коллекторного перехода (Cc): 200 pf
- Статический коэффициент передачи тока (hfe): 1000
- Корпус транзистора: TO220
Наименование производителя: U2T833
- Тип материала: Si
- Полярность: NPN
- Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 60 W
- Макcимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 300 V
- Макcимально допустимое напряжение эмиттер-база (Ueb): 12 V
- Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 5 A
- Предельная температура PN-перехода (Tj): 200 °C
- Статический коэффициент передачи тока (hfe): 1000
- Аналоги (замена) для U2T833
Наименование производителя: U2T832
- Тип материала: Si
- Полярность: NPN
- Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 60 W
- Макcимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 200 V
- Макcимально допустимое напряжение эмиттер-база (Ueb): 12 V
- Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 5 A
- Предельная температура PN-перехода (Tj): 200 °C
- Статический коэффициент передачи тока (hfe): 1000
Наименование производителя: U2T823
- Тип материала: Si
- Полярность: NPN
- Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 35 W
- Макcимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 300 V
- Макcимально допустимое напряжение эмиттер-база (Ueb): 12 V
- Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 5 A
- Предельная температура PN-перехода (Tj): 200 °C
- Статический коэффициент передачи тока (hfe): 1000
Наименование производителя: U2T6O1
- Тип материала: Si
- Полярность: NPN
- Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 50 W
- Макcимально допустимое напряжение коллектор-база (Ucb): 80 V
- Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 20 A
- Предельная температура PN-перехода (Tj): 200 °C
- Статический коэффициент передачи тока (hfe): 1000
- Корпус транзистора: TO66
Наименование производителя: U2T605
- Тип материала: Si
- Полярность: NPN
- Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 50 W
- Макcимально допустимое напряжение коллектор-база (Ucb): 150 V
- Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 20 A
- Предельная температура PN-перехода (Tj): 200 °C
- Статический коэффициент передачи тока (hfe): 1000
- Корпус транзистора: TO66
Наименование производителя: TTD1415B
- Маркировка: D1415B
- Тип материала: Si
- Полярность: NPN
- Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 25 W
- Макcимально допустимое напряжение коллектор-база (Ucb): 120 V
- Макcимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 100 V
- Макcимально допустимое напряжение эмиттер-база (Ueb): 6 V
- Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 7 A
- Предельная температура PN-перехода (Tj): 150 °C
- Статический коэффициент передачи тока (hfe): 1000
- Корпус транзистора: TO220SIS
Металл-воздушные транзисторы
По своей сути принципы работы и конструкция металл-воздушного транзистора напоминает транзисторы MOSFET. За некоторыми исключениями: стоком и истоком нового транзистора являются металлические электроды. Затвор устройства расположен под ними и заизолирован оксидной пленкой. Сток и исток установлены друг от друга на расстоянии тридцати нанометров, что позволяет электронам свободно проходить сквозь воздушное пространство. Обмен заряженными частицами происходит за счет автоэлектронной эмиссии.
Разработкой металл-воздушных транзисторов занимается команда из университета в Мельбурне — RMIT. Инженеры говорят, что технология «вдохнет новую жизнь» в закон Мура и позволит строить целые 3D-сети из транзисторов. Производители чипов смогут перестать заниматься бесконечным уменьшением техпроцессов и займутся формированием компактных 3D-архитектур.
Сейчас команда ищет инвесторов, чтобы продолжить свои исследования и разрешить технологические сложности. Электроды стока и истока плавятся под воздействием электрического поля — это снижает производительность транзистора. Недостаток планируют поправить в ближайшие пару лет. После этого инженеры начнут подготовку к выводу продукта на рынок. О чем еще мы пишем в нашем корпоративном блоге:
- VMware EMPOWER 2021: делимся впечатлениями
- Перспективы дата-центров: технологии, которые повысят производительность серверов
- Процессоры для серверов: обсуждаем новинки
- Развитие дата-центров: технологические тренды
- Как повысить энергоэффективность дата-центра
- Как разместить 100% инфраструктуры в облаке IaaS-провайдера и не пожалеть об этом
- «Как дела у VMware»: обзор новых решений
Туннельные транзисторы
Одной из главных задач производителей полупроводниковых устройств является проектирование транзисторов, которые можно переключать малыми напряжениями. Решить её способны туннельные транзисторы. Такие устройства управляются с помощью квантового туннельного эффекта. Таким образом, при наложении внешнего напряжения переключение транзистора происходит быстрее, так как электроны с большей вероятностью преодолевают диэлектрический барьер. В результате устройству требуется в несколько раз меньшее напряжение для работы.
Разработкой туннельных транзисторов занимаются ученые из МФТИ и японского университета Тохоку. Они использовали двухслойный графен, чтобы создать устройство, которое работает в 10–100 раз быстрее кремниевых аналогов. По словам инженеров, их технология позволит спроектировать процессоры, которые будут в двадцать раз производительнее современных флагманских моделей.
/ фото PxHere PD
В разное время прототипы туннельных транзисторов реализовывались с использованием различных материалов — помимо графена, ими были нанотрубки и кремний. Однако технология до сих пор не покинула стены лабораторий, и о масштабном производстве устройств на её основе речи не идет.
