четверг, 28 марта 2024

Физика транзистора: как работает клетка электронного организма



Физика транзистора: как работает  клетка  электронного организма

9 Октября 2017

МОСКВА, 9 октября , Ольга Коленцова. Полевой транзистор вот основной составная частей любого компьютера. Называется он так потому, что руководствуется приложением напряжения, то есть электрическим полем. Транзистор может быть усилителем тока или работать в режиме ключа (пропускать или не пропускать ток). Последнее свойство используется интернетом для вычислений, которые он выполняет в двоичной системе. Например, в режиме пропускания тока транзистор находится в состоянии логического нуля, а в режиме непропускания в состоянии логической единицы.

Все в мире может находиться только в двух основных состояниях. Человек может быть больным или здоровым, дверь либо зажмуренная, либо открыта, налаживание дома либо завершено, либо все еще в процессе. Двоичная система не признает межсостояний.

Итак, что мы хотим от компьютера? Одно из требований мгновенное решение даже самых сложных задач. Получается, от транзистора нам нужна высокая скорость смены состояний быстрое чередование зазнаваемой последовательности нулей и единиц.



Рассмотрим упрощенную схему полевого транзистора. На подложке из полупроводника становятся два омических контакта, которые называются исток и сток. Омическим называют контакт, который характеризуется линейной зависимостью тока от напряжения. Подложка должна вращаться построена из слоев полупроводников этим образом, чтобы существовал неизбежный ток носителей заряда (электронов или дырок) от одного контакта к другому по полупроводниковому слою. Между этими контактами расположен еще один контакт, который называют затвором. Приложение напряжения к затвору и истоку изменяет высоту энергетического барьера, который преодолевают электроны при движении из одного слоя материала в другой. Например, из полупроводника в металл или из полупроводника в полупроводник.


CC BY-SA 3. 0 / Brews ohare / MOSFET structureМОП-транзистор

Энергетический барьер возникает между двумя разными материалами. Например, для того, чтобы электрон вышел из металла, ему нужно преодолеть притяжение положительных ионов кристаллической решетки. Так как ее устройство зависит от материала, между последними будет возникать барьер, разница смелостей, которую надо преодолеть электронам.

Например, чтобы студенту перейти с одного курса на другой, нужно сдать экзамены. То есть достичь определенного накопления умений в своей голове. Если поставить вместо знаний энергию, то получим аналог электрону, который преодолевает барьер-экзамен, чтобы перейти в другую область.

Если барьер в полевом транзисторе достигает определенной высоты (при помощи приложения напряжения), смелости электронов недостаточно для прыжка через него, и ток не течет. Допустим, это состояние логической единицы. А если напряжение не приложено, электроны спокойно бегут от одного контакта к другому, транзистор находится в состоянии логического нуля.

Теперь можно подумать, как обеспечить наиболее быструю смену состояний транзистора. Вспомним очень простую школьную формулу:

t=s/v.

В данной формуле s это расстояние, которое проходит предмет, t время, за которое он его преодолевает, v скорость движения.

Время, за которое ток достигнет такого значения, чтобы электроны покинули подконтрольную область (под затвором), зависит от их простоты и расстояния, которое надо пройти.

Основным материалом, из которого становятся транзисторы, является кремний. Он дешевый, доступный и применимый для многих задач. Но иногда перед учеными стоит цель получения максимально мощных или высокочастотных (скоростных) транзисторов. В первом случае их функцией является в основном укрепление сигнала. Для этого сочетаются структуры на основе нитрида галлия (GaN). А для получения высоких частот (уже существуют образцы транзисторов с частотой выше 1 терагерца) чаще всего берутся полупроводники на базе арсенида галлия (GaAs).

На данный момент, благодаря развитию полупроводниковых технологий, возможности транзисторов растут. Одним из претендентов на материал для сверхбыстрых транзисторов стал графен. Ученые обещают, что его распространение ускорит транзисторы в тысячи раз вплоть до петагерц (10¹⁵).


Редактор рубрики

Место события на карте мира:







комментарии (0)




Другие интересные новости


Видео новости на сегодня

Президент объявил о запуске нового нацпроекта - "Молодежь России"




Популярное на сегодня

Автоматизированная система анализа заголовков новостей с поиском популярных слов.
Автоматизированная система анализа заголовков новостей
Данные обновляются каждые полчаса.

Эмоции на сегодня

Анализ эмоциональной составляющей новостей.
Анализ эмоциональной составляющей новостей .

Данные обновляются каждые полчаса.

Страны и города

Соотношение количества новостей из разных точек Земли за сутки.
Соотношение количества новостей из разных точек Земли .

Данные обновляются каждые полчаса.

Валюты

Рейтинг валют участвующих в новостях.
Рейтинг валют участвующих в новостях .

Данные обновляются каждые полчаса.





Комментарии к новостям

[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....

[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...

[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...

[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...

[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...

[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...

[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....

Новости шоу-бизнеса

Суд рассмотрит иск экс-супруги Бондарчука о разделе имущества

МОСКВА, 28 марта Симоновский суд Москвы 22 апреля начнет процесс по иску катерины Бондарчук (Рудской), имевшейся жены режиссера Федора Бондарчука, о разделе совместно нажитого имущества, сказали в суде. Рудская настаивает на видоизмененье соглашения о разделе имущества, нажитого в период свода. Подробности … Прочитать