अर्धचालक के बिना कंप्यूटर चिप कैसे काम करता है?

इन दिनों हम स्वचालित रूप से कंप्यूटर और विभिन्न मोबाइल उपकरणों को अर्धचालक ट्रांजिस्टर से बने चिप्स के साथ जोड़ते हैं। वास्तव में कई वर्षों के लिए ट्रांजिस्टर एक सर्वव्यापी इलेक्ट्रॉनिक घटक रहा है।

बहरहाल, ऐसा हमेशा नहीं होता। अतीत में, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में वैक्यूम ट्यूब या वाल्व नामक उपकरणों का उपयोग किया जाता था।

ट्रांजिस्टर बनाम वैक्यूम ट्यूब / वाल्व

एक ट्रांजिस्टर एक बाइनरी डिवाइस है जो एक स्विच के रूप में कार्य करता है, या तो प्रवाह को रोकने या अनुमति देता है। ट्रांजिस्टर का उपयोग संकेतों को बढ़ाने के लिए भी किया जा सकता है। वे अर्धचालक सामग्री से बने हैं।

एक वैक्यूम ट्यूब वर्तमान प्रवाह को नियंत्रित करने में भी सक्षम है लेकिन ट्रांजिस्टर के लिए एक अलग तंत्र का उपयोग करके इसे प्राप्त करता है। वे ट्रांजिस्टर की तुलना में बहुत बड़े हैं।

मूल रूप से, ट्रांजिस्टर की शुरुआत के बाद, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग ने अभूतपूर्व गति से उड़ान भरी। डिजाइन और तकनीकी विकास के लिए उनके निरंतर सिकुड़ने के कारण यह संभव हो पाया है।

इस पर जोर देने के लिए, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में वस्तुतः अरबों ट्रांजिस्टर होते हैं, और वे अपेक्षाकृत छोटे पैकेजों में फिट होते हैं।

चूंकि वर्षों में उपकरणों में ट्रांजिस्टर की संख्या में वृद्धि हुई है, इसलिए इन उपकरणों की प्रसंस्करण शक्ति और क्षमताएं हैं।

संक्षेप में, ट्रांजिस्टर और अन्य अर्धचालक-आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स बहुत बढ़िया हैं। हालांकि, आपको ध्यान देना चाहिए कि वे अपने मुद्दों के बिना नहीं हैं। अर्धचालक पदार्थों के गुणों के कारण, इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह कुछ हद तक सीमित है, जो उपकरणों को आदर्श रूप में प्रदर्शन करने में बाधा डाल सकता है जैसा कि कोई चाहेगा।

नई तकनीक का वादा

इस मुद्दे के संभावित उत्तर में, कैलिफोर्निया सैन डिएगो (UCSD) विश्वविद्यालय में एक इंजीनियरिंग अनुसंधान टीम ने हाल ही में एक बार लोकप्रिय ट्यूब / वाल्व के समान सूक्ष्म पैमाने के उपकरण बनाए हैं।

नोट: ये उपकरण बेहतर सौर कोशिकाओं जैसे सभी प्रकार के रोमांचक तकनीक का नेतृत्व कर सकते हैं और यहां तक ​​कि इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के बाहर भी इस्तेमाल किया जा सकता है जैसे कि फोटोकेमिस्ट्री और फोटोकैटलिसिस विभिन्न पर्यावरणीय अनुप्रयोगों में भी उपयोगी हो सकते हैं।

इन उपकरणों में इलेक्ट्रॉनों को मुक्त स्थान में मुक्त किया जाता है, जिसका अर्थ है कि उनके प्रवाह को सीमित करने के लिए कोई सामग्री नहीं है। यह बहुत अच्छा है, लेकिन इन इलेक्ट्रॉनों को जारी करने के लिए, आमतौर पर बहुत ऊर्जा की आवश्यकता होती है जैसा कि आज बाजार में ट्यूब / वाल्व के साथ होता है।

इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करने के लिए आमतौर पर उच्च तापमान / उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है। यह स्पष्ट रूप से अर्धचालक उपकरणों के साथ आवश्यक नहीं है, और इस प्रकार की स्थितियां उन उपकरणों के लिए उपयुक्त नहीं हैं जो माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक पर निर्भर हैं। यह कई चीजों में से एक है जो अर्धचालक प्रौद्योगिकी के उदय में सहायता प्राप्त होगी।

UCSD की टीम ने, हालांकि, इस समस्या को हल करने के लिए एक उपन्यास तरीका अपनाया। उनके उपकरणों को सोने से बना मेटासुरफेस कहा जाता है, इसके बीच में सिलिकॉन डाइऑक्साइड की परत के साथ सिलिकॉन वेफर पर चढ़ाया जाता है।

इलेक्ट्रॉनों को छोड़ने के लिए टीम दो-गुना दृष्टिकोण का उपयोग करती है; एक कम वोल्टेज के साथ और एक कम शक्ति वाले अवरक्त लेजर को उपकरणों पर लागू किया जाता है। यह इलेक्ट्रॉनों की रिहाई की ओर जाता है जो लेजर और वोल्टेज के साथ सक्रियण के बाद एक मजबूत विद्युत क्षेत्र के निर्माण के कारण धातु से आवश्यक रूप से फट जाते हैं।

प्रदर्शन और आउटलुक

परीक्षणों में, सक्रियण के बाद, उपकरणों ने चालकता में एक हजार प्रतिशत वृद्धि प्रदर्शित की। ये उपकरण अभी तक पूरी तरह से सही नहीं हैं, लेकिन वे केवल पहली जगह में एक सबूत की अवधारणा के रूप में थे।

टीम के प्रमुख, प्रोफेसर डैन सिवेनपाइपर कहते हैं कि इस प्रकार का उपकरण अर्धचालक उपकरणों की पूरी श्रृंखला को बदलने में सक्षम नहीं है, लेकिन उनका मानना ​​है कि उनके पास ऐसे क्षेत्रों में आवेदन जैसे कि उच्च आवृत्तियों या उच्च शक्ति की आवश्यकता होगी।

टीम अपने उपकरणों को बेहतर बनाने के तरीकों की खोज कर रही है और साथ ही यह समझने की बेहतर समझ है कि वे कैसे काम करते हैं और सभी संभावित अनुप्रयोगों की खोज करते हैं।