कैम्ब्रिज इंजीनियरों ने अल्ट्रा-लो-पावर IGZO ट्रांजिस्टर विकसित किए

कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने इंडियम, गैलियम और जिंक ऑक्साइड की पतली फिल्मों से बना एक नया ट्रांजिस्टर विकसित किया है , जो पर्यावरण से ऊर्जा पर काम करता है। ट्रांजिस्टर का अनूठा डिजाइन कई महीनों या वर्षों तक उपकरणों को बिना बैटरी के काम करने की अनुमति देगा। इस तरह की तकनीक पहनने योग्य या प्रत्यारोपण योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास के लिए व्यापक संभावनाएं खोलती है। वैज्ञानिकों ने 21 अक्टूबर 2016 को जर्नल साइंस में अपने काम के परिणाम प्रस्तुत किए ।

“यह टच इंटरफेस और पहनने योग्य और प्रत्यारोपण उपकरणों में एनालॉग सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए अल्ट्रा-लो-पावर सेंसर के लिए एक नया डिजाइन मॉडल का नेतृत्व करेगा। अध्ययन के लेखकों में से एक, तकनीकी विज्ञान के प्रोफेसर, अरोकिया नाथन ने कहा, "ये सभी चीजें इंटरनेट के लिए महत्वपूर्ण हैं।"

इंडियम, गैलियम, और जिंक ऑक्साइड (IGZO), जो कैंब्रिज इंजीनियरों से एक नया विकास करता है, एक अर्धचालक सामग्री है जिसका उपयोग पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर बनाने के लिए किया जाता है। 2012 के बाद से, इस तरह के ट्रांजिस्टर का उपयोग कुछ फ्लैट पैनल डिस्प्ले, स्मार्टफोन और टैबलेट में किया गया है। अब तक, IGZO ट्रांजिस्टर को महंगे उपकरण और एकल नमूना बनाने की एक लंबी प्रक्रिया के कारण बड़े पैमाने पर उत्पादन में नहीं डाला गया है। यह संभव है कि "कैम्ब्रिज" नमूना बनाने के लिए जिस तकनीक का इस्तेमाल किया गया था, उसके लिए कम लागत की आवश्यकता होगी।

IGZO ट्रांजिस्टर स्लीप मोड में कंप्यूटर के रूप में काम करते हैं। नए ट्रांजिस्टर को ऑफ स्टेट के पास सबसे छोटी रिसाव धाराओं द्वारा ईंधन दिया जाता है। ट्रांजिस्टर के धातु और अर्धचालक घटकों के बीच संपर्क के बिंदु पर यह रिसाव, तथाकथित " शोट्की बैरियर ", एक अवांछनीय विशेषता है। वर्तमान का यह छोटा "भाग" इस बात के बराबर है कि पानी एक दोषपूर्ण नल से कैसे टपकता है, और सभी ट्रांजिस्टर के लिए आम है। वैज्ञानिकों ने पहली बार इस दोष को पक्ष में बदल दिया और इसे कार्यात्मक रूप से उपयोग करने में कामयाब रहे। नए ट्रांजिस्टर की यह सुविधा इंटरनेट ऑफ थिंग्स सिस्टम के डिजाइन के लिए नई संभावनाओं को खोलती है।

"हम एक ट्रांजिस्टर क्या होना चाहिए की आम समझ को चुनौती दी," प्रोफेसर नाथन कहते हैं। "हमने पाया कि शोट्की बैरियर, जिसे अधिकांश इंजीनियर टालने की कोशिश करते हैं, वास्तव में हमारे स्वास्थ्य पर नजर रखने के लिए हमारे लिए पहनने योग्य या रूचिकर इलेक्ट्रॉनिक्स के आदर्श आदर्श हैं।"

ट्रांजिस्टर का उत्पादन कम तापमान पर किया जा सकता है और लगभग किसी भी सामग्री पर मुद्रित किया जा सकता है: कांच और प्लास्टिक से लेकर कपड़े और कागज तक। नई डिजाइन आधी-कम बिजली ट्रांजिस्टर के विकास में बाधा डालने वाली मुख्य समस्याओं में से एक को हल करती है, अर्थात बहुत छोटे आकार में उन्हें उत्पादित करने की क्षमता। जैसे-जैसे ट्रांजिस्टर छोटे होते जाते हैं, उनके दो इलेक्ट्रोड एक-दूसरे के व्यवहार को प्रभावित करने लगते हैं, जिसका अर्थ है कि एक निश्चित आकार से छोटे ट्रांजिस्टर काम नहीं करेंगे जैसा हम चाहते हैं। ट्रांजिस्टर के डिजाइन को बदलकर, कैम्ब्रिज के शोधकर्ता Schottky बाधाओं का उपयोग करने में सक्षम थे ताकि इलेक्ट्रोड एक-दूसरे से स्वतंत्र रहें। इसलिए, निकट भविष्य में बहुत छोटे आकार के ट्रांजिस्टर का उत्पादन करना संभव होगा।

“यह एक मूल ट्रांजिस्टर डिजाइन है। इस प्रकार की अल्ट्रा-लो पॉवर आपूर्ति विभिन्न प्रकार के नए उपकरणों के विकास के लिए एक शर्त है, जहां फ़ंक्शन, संक्षेप में, "खुफिया" महत्वपूर्ण है, गति नहीं। ऐसे उपकरणों में पूरी तरह से स्वायत्त इलेक्ट्रॉनिक्स आज अधिक वास्तविक हो रहा है। वे पर्यावरण से प्राप्त पृष्ठभूमि ऊर्जा पर काम कर सकते हैं, जिससे उनके संचालन की अवधि बढ़ जाएगी, ”विकास विभाग के प्रोफेसर गेहान अमरातुंगा ने कहा।

ट्रांजिस्टर का डिज़ाइन आपको सिग्नल को बढ़ाने की अनुमति देता है। ट्रांजिस्टर का ऑपरेटिंग वोल्टेज एक वोल्ट से भी कम है, जिसमें एक बिलियन वाट से कम ऊर्जा खपत होती है। यह अल्ट्रा-लो बिजली की खपत उन्हें उन अनुप्रयोगों के लिए सबसे उपयुक्त बनाती है जहां कार्यक्षमता और स्थायित्व गति से अधिक महत्वपूर्ण हैं। जो, वास्तव में, चीजों की इंटरनेट के विचार में निहित है।

"अगर हम इस डिज़ाइन के आधार पर नियमित AA बैटरी से ऊर्जा खींच सकते हैं, तो यह एक अरब वर्षों तक काम कर सकती है," अध्ययन के प्रमुख लेखक डॉ। सोंसिक ली ने कहा। "एक Schottky बाधा का उपयोग कर ट्रांजिस्टर लगभग बंद होने पर भी संकेत आयाम को बढ़ाने के लिए इलेक्ट्रोड को एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करने से रोकता है।"

रूसी विज्ञान अल्ट्रा-लो पावर ट्रांजिस्टर की दौड़ में बने रहने की कोशिश कर रहा है। छह महीने पहले, रूसी इंजीनियरों ने जापान के सहयोगियों के साथ मिलकर शुरुआत कीग्राफीन ट्रांजिस्टर अवधारणा। इसका डिज़ाइन दो-परत ग्राफीन के उपयोग पर आधारित है। शोधकर्ताओं के अनुसार, ऐसी सामग्री से बना एक ट्रांजिस्टर कम वोल्टेज (0.5 वोल्ट) और उच्च आवृत्तियों (100 गीगाहर्ट्ज तक) पर संचालित करने में सक्षम होगा। इस तरह के निष्कर्ष गणना के आधार पर किए गए थे - अब तक केवल एक उपकरण मॉडल विकसित किया गया है।

IoT उपकरणों के लिए घटकों पर काम करने के अलावा, कैंब्रिज विश्वविद्यालय के शोधकर्ता इम्प्लांटेबल इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास पर ध्यान दे रहे हैं। दो साल पहले, उन्होंने कृत्रिम मांसपेशियों का विकास किया जो प्राकृतिक संकुचन की नकल कर सकते हैं। वे पॉलिमर से बने होते हैं, जो एक इलेक्ट्रिक सिग्नल के प्रभाव में आकार और आकार बदल सकते हैं। कई तंत्र और शारीरिक उत्तेजनाओं का उपयोग करते हुए, प्राकृतिक सामग्री के करीब आंदोलनों को कृत्रिम सामग्री में पुन: पेश किया जा सकता है।

Source: https://habr.com/ru/post/hi398593/