Энерговектор
О насНовостиНаука и технологииСтратегияАрхив

Новые старые лампы

30.08.2017, Иван Рогожкин
Улыбка истории: изобретены электронные лампы, изготавливаемые по полупроводниковой технологии

В лабораториях Исследовательского центра НАСА-Эймса (шт. Калифорния) и Корейского нанотехнологического центра родились наноразмерные транзисторы с вакуумным каналом (nanoscale vacuum channel transistor, NVCT), в конструкции которых сочетаются наилучшие характеристики вакуумных электронных ламп и кремниевых полевых транзисторов. Схожие исследования проводятся в лабораториях Калифорнийского технологического института.

В отличие от обычных кремниевых транзисторов, NVCT устойчивы к радиации и высоким температурам. При этом они выпускаются с использованием стандартной производственной КМОП-технологии на изоляторе, имеют отличные вольтамперные характеристики и могут работать на ультравысоких частотах - вплоть до терагерц.

Вместо применяемой в лампах тепловой катодной эмиссии в NVCT используется холодная полевая эмиссия на тонком остром кончике истока. Когда на затвор подаётся напряжение, в вакуумном канале возникает сильное электрическое поле, вызывающее туннельный эффект. Отрываясь от «иглы» истока, электроны летят к стоку.

Опытные схемы на новых транзисторах питаются напряжением чуть менее 10 В. Учёные считают, что напряжение питания NVCT можно снизить примерно до 1 В. Поперечные размеры канала не превышают 50 нм, расстояние от истока до стока - порядка 10 нм. Канал заполнен инертным газом при атмосферном давлении, но электроны редко наталкиваются на молекулы газа. Если же столкновения происходят, газ не ионизируется - напряжение для этого недостаточно велико. Таким образом, в канале скорее псевдовакуум, чем вакуум.

Как показало тестирование в лабораториях, NVCT-транзисторы устойчивы к гамма- и протонному излучению. В настоящее время учёные исследуют их на долговечность.

Транзисторы с вакуумным каналом помогают преодолеть основную проблему кремниевых полупроводниковых микросхем - большие утечки тока. Не секрет, что в наиболее современных электронных устройствах до половины энергии теряется в виде токов утечки. Хуже того, эта энергия выделяется в форме тепла, которое приходится отводить, расходуя дополнительную электроэнергию.



 

Редакция

Главный редактор: Иван Рогожкин
Консультант: Людмила Зимина
Корректор: Анатолий Печейкин
Дизайнер: Мария Хомутская
Руководитель проекта:
Максим Родионов

Контакты

Россия, 101000,
г. Москва, а/я 230.
Тел.: +7 (916) 422-95-19
Web-site: www.enegrovector.com
E-mail: oilru.com
facebook.com/energovector


©2011-2017. Ежемесячная газета «Энерговектор». Все права защищены.