Una forma de transistor recientemente desarrollada abre una gama de nuevas aplicaciones electrónicas que incluyen dispositivos portátiles o implantables al reducir drásticamente la cantidad de energía utilizada. Dispositivos basados en este tipo de transistor de potencia ultrabajo, desarrollado por ingenieros de la Universidad de Cambridge,podría funcionar durante meses o incluso años sin una batería al 'eliminar' la energía de su entorno.
Usando un principio similar a una computadora en modo de suspensión, el nuevo transistor aprovecha una pequeña 'fuga' de corriente eléctrica, conocida como corriente de estado cercano al apagado, para sus operaciones. Esta fuga, como el agua que gotea de un grifo defectuoso, es una característica de todos los transistores, pero esta es la primera vez que se ha capturado y utilizado funcionalmente de manera efectiva. Los resultados, informados en la revista ciencia , abre nuevas vías para el diseño de sistemas para Internet de las cosas, en el que la mayoría de las cosas con las que interactuamos todos los días están conectadas a Internet.
Los transistores se pueden producir a bajas temperaturas y se pueden imprimir en casi cualquier material, desde vidrio y plástico hasta poliéster y papel. Se basan en una geometría única que utiliza una característica 'no deseable', es decir, el punto de contactoentre el metal y los componentes semiconductores de un transistor, una llamada 'barrera de Schottky'
"Estamos desafiando la percepción convencional de cómo debería ser un transistor", dijo la profesora Arokia Nathan del Departamento de Ingeniería de Cambridge, coautora del artículo. "Hemos encontrado que estas barreras de Schottky, que la mayoría de los ingenieros intentan evitar,en realidad tienen las características ideales para el tipo de aplicaciones de potencia ultrabaja que estamos viendo, como la electrónica portátil o implantable para el monitoreo de la salud ".
El nuevo diseño resuelve uno de los principales problemas que impiden el desarrollo de transistores de potencia ultrabajos, a saber, la capacidad de producirlos en tamaños muy pequeños. A medida que los transistores se hacen más pequeños, sus dos electrodos comienzan a influir en el comportamiento del otro, y ellos voltajes se propagan, lo que significa que debajo de un cierto tamaño, los transistores no funcionan como se desea. Al cambiar el diseño de los transistores, los investigadores de Cambridge pudieron usar las barreras de Schottky para mantener los electrodos independientes entre sí, de modo que los transistores puedan serreducido a geometrías muy pequeñas.
El diseño también logra un nivel muy alto de ganancia o amplificación de señal. El voltaje de operación del transistor es menor a un voltio, con un consumo de energía por debajo de una billonésima parte de un vatio. Este consumo de energía ultra bajo los hace más adecuados para aplicaciones donde la función esmás importante que la velocidad, que es la esencia de Internet de las cosas.
"Si tuviéramos que extraer energía de una batería AA típica basada en este diseño, duraría mil millones de años", dijo el Dr. Sungsik Lee, primer autor del artículo, también del Departamento de Ingeniería ". Usando la barrera Schottkynos permite evitar que los electrodos interfieran entre sí para amplificar la amplitud de la señal incluso en el estado donde el transistor está casi apagado "
"Esto traerá un nuevo modelo de diseño para interfaces de sensores de potencia ultrabaja y procesamiento de señales analógicas en dispositivos portátiles e implantables, todos los cuales son críticos para el Internet de las cosas", dijo Nathan.
"Este es un ingenioso concepto de transistor", dijo el profesor Gehan Amaratunga, Jefe del Grupo de Conversión de Electrónica, Energía y Energía del Departamento de Ingeniería de Cambridge. "Este tipo de operación de potencia ultrabaja es un requisito previo para muchos de los nuevos dispositivos electrónicos omnipresentesaplicaciones, donde lo que importa es la función, en esencia 'inteligencia', sin la demanda de velocidad. En tales aplicaciones, la posibilidad de tener una electrónica totalmente autónoma ahora se convierte en una posibilidad. El sistema puede confiar en la recolección de energía de fondo del entorno por muy poco tiempo.operación a largo plazo, que es similar a organismos como las bacterias en biología "
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Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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