Новый тонкопленочный транзистор, структура которого была разработана учеными и инженерами из Кембриджского университета, потребляет при своей работе столь малое количество энергии, что устройства, построенные на базе таких транзисторов, теоретически смогут функционировать в течение бесконечно долгого времени без необходимости использования аккумуляторных батарей или других химических источников энергии.
Все крохи необходимой для их работы энергии эти устройства смогут черпать из окружающей среды, что делает данную технологию идеальным вариантом для построения Интернета Вещей, носимых или вживляемых электронных устройств медицинского назначения.
Разработанные учеными транзисторы производятся при низкой температуре и они могут быть напечатаны на основании из любого подходящего материала, будь то стекло, пластик, ткань, бумага и т.п.
Одним из эффектов, определяющих потребление тока транзисторами, является ток его утечки в закрытом состоянии. Эти утечки происходят в местах контакта между металлом и полупроводниковыми компонентами транзистора, где образуются так называемые паразитные барьеры Шоттки. Такое положение дел усугубляется еще тем, что размеры современных транзисторов сокращаются настолько, что их электроды уже начинают влиять друг на друга за счет нежелательных квантовых эффектов, которые в некоторых случаях приводят к потере работоспособности транзистора.
Структура транзистора, разработанного кембриджскими учеными, позволяет решить почти все проблемы “одним махом”. Ученые заставили работать барьеры Шоттки в качестве своего рода изоляторов, уменьшающих влияние электродов друг на друга, что, в свою очередь, позволило уменьшить размер самого транзистора.
Сокращение размера транзистора проявилось в виде весьма высокого значения его коэффициента усиления. Кроме этого новые транзисторы работают при напряжении менее одного вольта, а расход ими энергии составляет меньше миллиардной доли ватта. К сожалению, получение столь замечательных характеристик сыграло “злую шутку” с другим параметром транзистора – с его быстродействием, но это является не самым критичным для некоторых областей применения, там, где на первом месте стоит функциональность и надежность, а не скорость работы.
“Если устройство, изготовленное на базе новых транзисторов, запитать от обычной батарейки типоразмера АА, то это устройство смогло бы проработать в течение миллиарда лет” – рассказывает Сангсик Ли (Sungsik Lee), ведущий исследователь, – “Здесь, конечно, мы не принимаем в расчет процесс естественной деградации самой батареи, а ориентируемся на значение ее электрической емкости”.