La electrónica y la luz no van bien juntas en un chip 'CMOS' estándar. El investigador Satadal Dutta de la Universidad de Twente logró introducir una conexión de luz en el corazón de un chip semiconductor. De esta manera, dos circuitos pueden comunicarse.O: los mundos de la electrónica y la fotónica están conectados.
Lo que es particularmente atractivo de la solución de Dutta es que no se necesitan materiales especiales ni procesos de fabricación: la luz proviene del silicio. La fuente de luz, el detector y el canal de luz se pueden hacer usando la tecnología que se usa para hacer los circuitos electrónicos.Los circuitos totalmente ópticos están disponibles hoy en día, pero utilizan materiales como el fosfuro de indio y el arseniuro de galio, que no se pueden combinar fácilmente con los procesos de chip CMOS utilizados para los chips semiconductores que encontrará en los teléfonos inteligentes de hoy, por ejemplo.
LED de avalancha
La alternativa sería: hacer un LED de silicio. Y ese es el problema: el silicio solo emite una pequeña cantidad de luz infrarroja, mientras que un detector hecho de silicio necesita luz visible. Están hablando y escuchando a diferentes longitudes de onda. Duttapor lo tanto, elige una salida notable: conecta el LED en reversa. A bajos voltajes, no hay corriente, pero a un voltaje lo suficientemente alto, habrá una pequeña corriente que se amplifica como una avalancha. En este 'modo avalancha', elEl LED transmitirá luz visible. Utilizando el mismo proceso, se puede hacer el detector de luz, así como el canal de luz intermedio. Gracias a la estructura de peine especial que Dutta diseñó, la fuente de luz se vuelve más uniforme y la eficiencia energética ient.
aislamiento
Un enlace óptico en un chip es una buena manera de aislar "galvánicamente" dos circuitos entre sí. Esto a menudo es necesario en los casos en que un circuito es de bajo voltaje y baja corriente, mientras que el otro es de alto voltaje.circuito de alimentación. Deben conectarse, pero no por cables conductores, por razones de seguridad. Un transformador clásico es una opción entonces, pero a menudo también se usa una conexión óptica. Hasta ahora, este es un 'optoacoplador' separado, que esgrande y tiene una tasa de bits limitada. La nueva solución de Dutta es mucho más compacta como alternativa: en total, es solo unas pocas decenas de micras y ofrece la protección que se necesita. En comparación con los canales ópticos en circuitos ópticos completos, la energíael consumo es relativamente alto, ya que hay bastante dispersión de luz. Por otro lado: diseñar la electrónica alrededor del enlace óptico de manera eficiente, la cantidad de luz necesaria para una conexión exitosa, puede mantenerse al mínimo.
conectando mundos
Los circuitos totalmente ópticos pueden convertirse en la 'nueva electrónica', dicen las predicciones. En la transición de los circuitos electrónicos a los ópticos, los circuitos híbridos, como el que diseñó Dutta, podrían desempeñar un papel importante.
Satadal Dutta 1990, Barrackpore, India realizó su investigación de doctorado en el grupo de componentes de semiconductores del profesor Jurriaan Schmitz, junto con el grupo de diseño de circuitos integrados del profesor Bram Nauta. Dutta defendió su tesis 'LED de silicio en modo avalancha para acoplamiento óptico monolítico en tecnología CMOS' el 8 de noviembre. Fue financiado por NWO-TTW en los Países Bajos y por NXP Semiconductors.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Twente . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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