Los transistores de deflexión balística ( BDT ) son dispositivos electrónicos, desarrollados desde 2006, [1] para circuitos integrados de alta velocidad , que es un conjunto de circuitos delimitados por material semiconductor. Usan fuerzas electromagnéticas en lugar de una puerta lógica , un dispositivo que se usa para funcionar únicamente en entradas específicas, para cambiar las fuerzas de los electrones. El diseño único de este transistor incluye electrones individuales que rebotan en obstáculos en forma de cuña llamados deflectores. [2] Inicialmente acelerados por un campo eléctrico, los electrones son guiados en sus respectivos caminos por deflexión electromagnética. . Por lo tanto, los electrones pueden viajar sin ser dispersados por átomos o defectos, lo que resulta en una velocidad mejorada y un consumo de energía reducido. [3]
Propósito
Un transistor de deflexión balística sería significativo al actuar como un amplificador lineal y un interruptor para el flujo de corriente en dispositivos electrónicos, que podría usarse para mantener la lógica y la memoria digitales. La velocidad de conmutación de un transistor se ve muy afectada por la rapidez con la que los portadores de carga (normalmente, electrones) pueden cruzar de una región a la siguiente. Por esta razón, los investigadores quieren utilizar la conducción balística para mejorar el tiempo de viaje del portador de carga. [3] Los transistores MOS convencionales también disipan mucho calor debido a colisiones inelásticas de electrones y deben cambiar rápidamente para reducir los intervalos de tiempo cuando se genera el calor, reduciendo su utilidad en circuitos lineales. [2]
Ventajas
Una ventaja del transistor de deflexión balística es que debido a que dicho dispositivo usará muy poca energía (implementando un circuito adiabático ), producirá menos calor y, por lo tanto, podrá operar más rápido o con un ciclo de trabajo más alto. Por lo tanto, será más fácil de utilizar en una variedad de aplicaciones. Este diseño también reducirá el ruido eléctrico que proviene de los dispositivos electrónicos. [2] Junto con una mayor velocidad, otra ventaja del transistor de deflexión balística es que se podrá utilizar en ambos aspectos del amplificador lineal y del interruptor. [3] Además, los transistores de deflexión balística son intrínsecamente pequeños, porque solo el tamaño pequeño permite reducir el papel de los mecanismos responsables de la dispersión inelástica de electrones, que normalmente dominan los dispositivos más grandes. [4]
Enfoques alternativos a la conducción balística
El objetivo de muchos laboratorios de todo el mundo es crear interruptores y amplificadores que puedan funcionar más rápido que la tecnología actual. [3] Específicamente, los electrones dentro del dispositivo deben demostrar un comportamiento de conducción balística . [5] Actualmente, el transistor de efecto de campo MOS de silicio (MOSFET) es el circuito principal y principal. Sin embargo, los investigadores predicen que encontrar el semiconductor ideal disminuirá las dimensiones del transistor, incluso por debajo de los tamaños observados en la generación actual de transistores de silicio, lo que provocará muchos efectos indeseables que reducirán el rendimiento de los transistores MOS. [3] Desde principios de la década de 1960, se han realizado investigaciones que apuntan a la conducción balística , que conducen a los modernos diodos metal-aislante-metal , pero no logró producir un interruptor de tres terminales. [3] Otro enfoque de la conducción balística fue reducir la dispersión bajando la temperatura, lo que resultó en una computación superconductora . [4] El transistor de deflexión balística comprende el diseño reciente (en 2006) creado por la instalación de nanofabricación de Cornell , utilizando un gas de electrones bidimensionales como medio conductor. [2]
Un dispositivo de tubo de vacío anterior llamado tubo de desviación de haz proporciona una funcionalidad similar basada en un principio similar.
Referencias
- ^ Quentin Diduck; Martin Margala; Marc J. Feldman (20 de noviembre de 2006). Un transistor de terahercios basado en la deflexión geométrica de la corriente balística . Recopilación del Simposio Internacional de Microondas IEEE MTT-S . págs. 345–347. doi : 10.1109 / MWSYM.2006.249522 . ISBN 978-0-7803-9541-1. S2CID 8542845 .
- ^ a b c d Sherwood, Jonathan. "Chip radical de 'Computación balística' rebota electrones como billar" . Archivado desde el original el 24 de febrero de 2013 . Consultado el 17 de agosto de 2006 .
- ^ a b c d e f Bell, Trudy E. (febrero de 1986). "La búsqueda de la acción balística". Espectro IEEE . 2. 23 (2): 36–38. Código Bibliográfico : 1986IEEES..23 ... 36B . doi : 10.1109 / mspec.1986.6370997 . S2CID 36115685 .
- ^ a b Natori, Kenji (6 de julio de 1994). "Transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico balístico" . Revista de Física Aplicada . 76 (8): 4879–4890. Código Bibliográfico : 1994JAP .... 76.4879N . doi : 10.1063 / 1.357263 . hdl : 2241/88704 .
- ^ Dyakonov, Michael; Michael Shur (11 de octubre de 1993). "Analogía de aguas poco profundas para un transistor de efecto de campo balístico: nuevo mecanismo de generación de ondas de plasma por corriente continua". Cartas de revisión física . 71 (15): 2465–2468. Código Bibliográfico : 1993PhRvL..71.2465D . doi : 10.1103 / PhysRevLett.71.2465 . PMID 10054687 .