Spustit animaci

Piezoelektrické tranzistory
Jak už je psáno v perexu, moderní čipy vylepšují svoji výkonnost tím, že jsou do nich zataveny tranzistory pod velmi vysokým tlakem, 10 000 atmosfér. Tento tlak působí na křemík z jedné strany pozitivně, proto6e zvyšuje jeho vodivost, když je tranzistor sepnut, ale zároveň to také zvyšuje proudové ztráty. Kromě energetické náročnosti, které obzvláště v moderních tabletech a smartphonech snižuje výdrž baterie, je zde i přeměna proudu na teplo a tím pádem další nároky na chlazení výkonných zařízení.

Tom van Hemert z univerzity v holandském Twente ve své dizertační práci přišel s koncepcí piezoelektrických tranzistorů. Piezoelektrický jev nastává ve speciálních krystalech, je to schopnost generovat elektrické napětí při stlačení a naopak, v elektrickém poli nastane zvětšení objemu krystalu. A právě s tímto principem pracuje van Hemert ve své práci. Navrhuje uzavřít tranzistor do sendviče mezi dva piezo krystaly, které tranzistor zmáčknou pouze v okamžiku, kdy je to potřeba, jinak ho ponechají bez tlaku. Podle výpočtu by potom mělo stačit k jeho sepnutí místo stávajících 60mV jenom 50mV, což je dosti podstatný rozdíl i úspora.

Zvětšit obrázek

Elektrický proud procházející tranzistorem převádí plátek křemíku. V úsporném tranzistoru je sevřený mezi dvě vrstvy piezoelektrického materiálu (znázorněno červeně). Křemík je modře. Kredit: University of Twente

Van Hermet nyní stojí na samém počátku výzkumu, dalším krokem bude hledání partnera, který by dokázal vyrobit zařízení osazené piezo tranzistory. To nebude snadné, jednak kvůli práci s novým druhem materiálu v rámci fyzické konstrukce obvodu, bude třeba vyřešit i přívody napájení piezo krystalů a jejich včasnou aktivaci. To vše si vyžádá velmi podstatné zásahy do současné koncepce obvodů, takže i potencionálně velké investice při přechodu na sériovou výrobu. Teprve budoucnost tedy ukáže, jestli předpokládané úspory v provozu zařízení vyváží náklady na vyvinutí nové technologie. V každém případě jde ale o velmi zajímavý nápad, který by neměl zapadnout, třeba bude užitečný pro kosmický výzkum a vojenské projekty, kde se počítá s každou desetinkou voltu a ampéru.

Zdroje:

 https://cs.wikipedia.org/wiki/Piezoelektrick%C3%BD_jev  
https://www.utwente.nl/en/archive/2013/12/squeezing-transistors-really-hard-generates-energy-savings/