لوله خلاء پلاس ماسفت برابر با ترانزیستور خلاء است

IEEE Spectrum اخیراً یک “هشدار فناوری” ارسال کرده است که شامل مقاله ای در مورد ترانزیستورهای خلاء است که لوله های خلاء و ترانزیستورهای اثر میدانی نیمه هادی اکسید فلزی (MOSFET) را ترکیب می کند. این مقاله نشان می دهد که این فناوری ممکن است جایگزین ترانزیستورهای سیلیکونی سنتی شود.

لوله های خلاء را به خاطر دارید؟

در آن زمان (قبل از دهه 1950)، لوله های خلاء در رادیو، تلویزیون، کامپیوتر و سایر لوازم الکترونیکی رایج بود . امروز برای پیدا کردن آنها باید سخت بگردید. عملکرد اصلی آنها تنظیم جریان الکترون ها در مدارهای الکترونیکی است و به نوعی شبیه لامپ به نظر می رسند زیرا از شیشه مهر و موم شده ساخته شده اند و حاوی یک رشته گرم شده هستند. برخلاف یک لامپ، چند الکترود نیز در بالای رشته وجود دارد – یک شبکه فلزی و صفحه با بار مثبت . الکترودها توسط خلاء از هم جدا می شوند، از این رو لوله خلاء نامیده می شود . الکترون ها از فیلامنت گرم شده، از طریق شبکه به صفحه جریان می یابند. این به عنوان انتشار ترمیونی شناخته می شود. از شبکه می توان برای تداخل در جریان الکترون استفاده کرد. اعمال یک سیگنال الکتریکی کوچک به شبکه به لطف افزایش جریان الکترون ها از رشته به صفحه منجر به یک سیگنال خروجی تقویت شده می شود.

لوله وکیوم تریود. اعتبار تصویر: Svjo .

در دهه 1950، ترانزیستورها به دلیل اندازه کوچک و نیاز به توان کم، جای این لوله های خلاء را گرفتند. تحقیقات ترانزیستور تکامل یافت و در نهایت ترانزیستورهای سیلیکونی به دلیل قابلیت سوئیچینگ با نشتی کم کشش پیدا کردند. از آن زمان محققان در تلاش هستند تا این ترانزیستورها را کوچکتر و کوچکتر کنند تا تقاضا برای وسایل الکترونیکی سریعتر، کوچکتر و کم مصرف تر را برآورده کنند.

تحقیقات ترانزیستور خلاء نتایج امیدوار کننده ای را پیشنهاد می کند

مقاله طیف IEEE ” معرفی ترانزیستور خلاء: دستگاهی ساخته شده از هیچ ” اکنون نشان می دهد که ممکن است زمان آن رسیده است که سیلیکون سنتی کنار رفته و به ترانزیستور خلاء هیبریدی جدید اجازه دهد تا بر دنیای الکترونیک سلطنت کند.

ماسفت

ترانزیستور خلاء بسیار شبیه به ماسفت است ، با منبع، تخلیه، دروازه و عایق. در مورد ماسفت، ولتاژی به گیت اعمال می شود که میدان الکتریکی در مواد نیمه هادی (معمولاً سیلیکون) زیر دروازه ایجاد می کند. سپس جریان در کانال بین منبع و تخلیه جریان می یابد، اما هرگز به دروازه، به لطف لایه اکسید عایق، جریان نمی یابد.

مفهوم ماسفت

ترکیب دو مفهوم در یک طرح جدید

تفاوت اصلی بین ماسفت و ترانزیستور خلاء جدید این است که الکترون ها به جای سیلیکون از منبع به سمت تخلیه از طریق خلاء جریان می یابند. بر خلاف لوله خلاء، فاصله بین منبع و تخلیه به اندازه کافی در ترانزیستور خلاء کم است که نیازی به گرم کردن گیت ندارید. در عوض، الکترون ها از طریق گسیل میدانی جریان می یابند .

این یک معامله بزرگ است، زیرا رقابت برای ساخت ترانزیستورهای کوچکتر و قدرتمندتر مدتهاست که به دلیل نیاز به سیلیکون محدود شده است. تا زمانی که ترانزیستور خلاء، به جای حذف مواد نیمه هادی، چیزی که مدام کوچک می شد، لایه اکسید عایق بود. به دلیل طراحی ماسفت، عایق تا زمانی که از بین نرود نمی تواند به کوچک شدن ادامه دهد. ترانزیستور خلاء ظاهراً این مشکل را حل می کند.