    День радио |  День радио  День победы  Поздравляем победителей и участников соревнований радио клуба Белокуриха.  Соревнования клуба. |
Вакуумные транзисторы вобрали в себя лучшее от полупроводников и вакуумных ламп.
На рубеже 60-70-х годов вакуумные электронные лампы были полностью вытеснены полупроводниковыми транзисторами. Однако их «похороны» оказались преждевременными. Сегодня уже смело можно говорить о создании нановакуумных канальных транзисторов — NVCT, вобравших в себя все лучшее от предшественников.
По сравнению с обычными транзисторами NVCT работают гораздо быстрее. Они более устойчивы к высоким температурам и радиации, что делает их незаменимыми для использования в технике будущих космических миссий и в ТГц-электронике. Они также смогут внести «поправки» в известный Закон Мура, согласно которому число транзисторов в компьютерном чипе не может быть беспредельным.
Как известно, вакуумные лампы были достаточно громоздкими и потребляли огромное количество энергии. NVCT-транзисторы в этом смысле «неприхотливы» и могут занимать всего несколько нанометров, поэтому разглядеть их можно лишь с помощью электронного сканирующего микроскопа.
Похоже, решена проблема энергопотребления. Ученые из Исследовательского центра NASA Джин Ву Хан, Дон Мун и М. Мейаппан разработали NVCT-транзистор на основе кремния с улучшенной конструкций затвора, что снижает управляющее напряжение от нескольких десятков вольт до пяти.
На самом деле пространство внутри NVCT – не совсем вакуум. Оно заполнено инертным газом, (к примеру, гелием при атмосферном давлении), в котором движутся электроны. Поскольку расстояние между ними не превышает 50 нм, вероятность их столкновения с молекулами газа ничтожно мала, что позволяет электронам двигаться практически беспрепятственно, как в реальном вакууме.
В будущем ученые планируют повысить производительность NCVT-транзисторов, улучшить их надежность и продлить срок службы.
В Intel научились отводить избыточное тепло в дата-центрах при помощи теплой воды, в Lockheed Martin осваивают микро-капельное охлаждение микросхем изнутри, а Microsoft просто призывает на помощь Мировой океан. По некоторым данным, 60 % всей энергии для работы вычислительных систем пропадает напрасно, превращаясь в паразитное тепло, от которого нужно избавляться.
Команда ученых из Университета Небраски-Линкольна попробовала создать термодиод, который не только сам избавляется от лишнего тепла, но и использует его в качестве основного принципа работы.
Тепло – враг компьютера, ведь физические процессы функционирования диодов сбоят при повышении температуры. А растет она из-за активной работы самих диодов, что приводит к парадоксальной ситуации. Мы тратим энергию, чтобы разогнать и невольно разогреть систему, а потом ищем способы ее охладить, снова расходуем ресурсы.
Новый элемент состоит из фиксированной пластины охладителя и подвижной нагревателя. Система саморегулируемая – чем больше нагревается одна часть, тем ближе она подходит к другой, чтобы максимизировать передачу тепла. И наоборот, что позволяет отводить избытки без применения активных внешних устройств. Пока что коэффициент невелик, теплопередача достигает всего 11%, но зато система успешно работает при температуре в 257 ºC.
Расчеты указывают, что термодиодам по силу выдержать и 327 ºC, и даже 700 ºC. Вот и готовая основа для микросхемы, которую можно ставить на исследовательский корабль для атмосферы Венеры, с ее перегретой и плотной атмосферой. Или горячих недр нашей Земли, правда, нужно еще адаптировать для такого пекла прочие части компьютера, помимо чипов. Поэтому более перспективной выглядит идея рекуперации энергии, когда тепло от ПК поступает сразу в общий контур «умного дома», без монтажа дополнительных систем.
Термодиоды – технология экспериментальная, пока что ученые создали лишь один из элементов, для которых существенный нагрев не является принципиальной помехой в работе. Предстоит еще масса усилий, прежде чем удастся разработать полноценный компьютер, работающий на другом физическом принципе, используя тепло вместо электричества.
Одно из самых перспективных направлений современных технологий – гибкая электроника подарила человечеству «умные» ткани, гибкие смартфоны и многое другое. Однако все эти и будущие достижения невозможны без таких же гибких источников питания. Их разработкой активно занимается ряд ведущих производителей электронной техники, в числе которых компания Panasonic.
Разработанный специалистами компании источник питания – литий-ионный аккумулятор предназначен для носимых устройств. Его толщина — всего 0,55 мм. Изделие предлагается в трех вариантах мощности – 17.5, 40 и 60 мАч.
Его механические качества характеризуются возможностью сгибания или закручивания под углом ±25 градусов в радиусе 25 мм практически без потерь мощности, которая остается на уровне 80-99 %. В зависимости от модели механическая прочность может составлять до 1000 изгибов и поворотов. Такие возможности появились, благодаря многослойной структуре и особой конструкции размещения электрода.
Литий-ионная батарея была представлена на прошлой неделе на выставке CEATEC в Японии. На рынке изделие появится уже к концу октября.