Как работают транзисторные усилители мощности для КВ диапазона. Какие транзисторы лучше использовать для КВ усилителей. Как собрать простой КВ усилитель мощности своими руками. Какие преимущества у транзисторных усилителей перед ламповыми.
Принцип работы транзисторных усилителей мощности для КВ диапазона
Транзисторные усилители мощности для КВ диапазона предназначены для усиления высокочастотных сигналов в диапазоне от 3 до 30 МГц. Принцип их работы основан на усилении входного сигнала с помощью полупроводниковых транзисторов. Основные элементы таких усилителей:
- Входная согласующая цепь
- Усилительные каскады на транзисторах
- Выходная согласующая цепь
- Цепи смещения и питания
Входной сигнал подается через согласующую цепь на затвор или базу транзистора первого каскада. Усиленный сигнал снимается с выхода транзистора и подается на следующий каскад. На выходе усилителя устанавливается согласующая цепь для подключения антенны.
Выбор транзисторов для КВ усилителей мощности
Для КВ усилителей мощности обычно используются следующие типы транзисторов:
- Биполярные транзисторы (например, КТ920, КТ922)
- Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET), например IRF510, IRF530
- Транзисторы LDMOS (например, BLF177, SD2931)
Основные требования к транзисторам для КВ усилителей:
- Высокая допустимая рассеиваемая мощность
- Низкая выходная емкость
- Высокий коэффициент усиления на высоких частотах
- Линейность характеристик
Полевые транзисторы MOSFET и LDMOS обладают лучшими характеристиками для КВ усилителей по сравнению с биполярными. Они имеют более высокий коэффициент усиления, лучшую линейность и более просты в управлении.
Схемы простых КВ усилителей мощности на транзисторах
Рассмотрим несколько схем простых транзисторных усилителей мощности для КВ диапазона:
Усилитель на IRF510 мощностью 10 Вт
Это простой однотактный усилитель на полевом транзисторе IRF510. Схема содержит:
- Входной трансформатор T1 для согласования
- Транзистор IRF510
- Выходной П-контур L1C1C2
- Цепь смещения R1VD1
Усилитель обеспечивает выходную мощность около 10 Вт при напряжении питания 28 В. Коэффициент усиления около 10 дБ.
Двухтактный усилитель на IRF530 мощностью 50 Вт
Эта схема использует пару транзисторов IRF530 в двухтактном включении:
- Входной трансформатор T1 с отводом от середины
- Транзисторы VT1 и VT2 типа IRF530
- Выходной трансформатор T2
- П-контур на выходе L1C1C2
Усилитель обеспечивает выходную мощность до 50 Вт при напряжении питания 40 В. Коэффициент усиления около 13 дБ.
Преимущества транзисторных КВ усилителей перед ламповыми
Транзисторные усилители мощности для КВ диапазона имеют ряд преимуществ по сравнению с ламповыми:
- Более высокий КПД (до 70-80% против 50-60% у ламповых)
- Меньшие габариты и вес
- Отсутствие высоковольтных источников питания
- Более высокая надежность и срок службы
- Лучшая линейность характеристик
- Отсутствие накала, мгновенная готовность к работе
Основной недостаток транзисторных усилителей — меньшая устойчивость к перегрузкам по сравнению с лампами. Для их защиты требуются специальные схемы.
Особенности построения мощных КВ усилителей на транзисторах
При разработке мощных транзисторных усилителей для КВ диапазона (мощностью более 100 Вт) необходимо учитывать следующие особенности:
- Использование параллельного включения транзисторов для увеличения мощности
- Применение высокоэффективных схем (класс E, F)
- Обеспечение хорошего теплоотвода от транзисторов
- Использование согласующих цепей с высокой добротностью
- Применение схем защиты от перегрузки и рассогласования
Мощные КВ усилители обычно выполняются по двухтактной схеме с применением высоковольтных LDMOS транзисторов. Для достижения выходной мощности 1 кВт и более используют сложение мощности нескольких усилительных модулей.
Настройка и эксплуатация транзисторных КВ усилителей
При настройке транзисторных усилителей мощности для КВ диапазона необходимо выполнить следующие операции:
- Установка рабочей точки транзисторов (тока покоя)
- Согласование входа усилителя с источником сигнала
- Настройка выходных контуров на рабочую частоту
- Проверка линейности и отсутствия самовозбуждения
- Измерение выходной мощности и КПД
В процессе эксплуатации транзисторных КВ усилителей важно не допускать:
- Превышения допустимой входной мощности
- Работы с большим рассогласованием антенны
- Перегрева транзисторов
При правильной эксплуатации современные транзисторные усилители обеспечивают длительный срок службы и стабильные характеристики.
Перспективные направления развития транзисторных КВ усилителей
Основные тенденции в развитии транзисторных усилителей мощности для КВ диапазона:
- Применение новых типов транзисторов (GaN HEMT, SiC MOSFET)
- Повышение рабочих частот до 50-100 МГц
- Увеличение выходной мощности до 10-20 кВт
- Повышение линейности и снижение уровня гармоник
- Применение цифровых методов управления и настройки
- Интеграция усилителей с системами автоматического согласования антенн
Новые типы транзисторов позволят создавать более эффективные и компактные КВ усилители. Цифровые технологии управления обеспечат оптимизацию режимов работы и повышение надежности аппаратуры.
Кв ум на транзисторах
Предлагаемая конструкция — один из вариантов использования дешёвых полевых транзисторов в любительском коротковолновом усилителе. Конечно, по своему прямому назначению переключатели, регуляторы, ИБП и тому подобное эти элементы вроде бы не должны использоваться в линейных усилителях. Тем не менее, как показывает практика, они работают и работают очень неплохо! Достаточно представить себе два варианта, когда при настройке аппарата в любительских условиях щуп «слетает» на соседнюю дорожку.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Усилители мощности радиопередатчиков
- Транзисторные КВ усилители мощности
- Транзисторные усилители мощности
- КВ-усилитель мощности на IRF520
- МОЩНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА 4-Х ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ УСИЛИТЕЛИ.
КВ и УКВ 8/2001 - Please turn JavaScript on and reload the page.
- Усилитель мощности 1 кВт на транзисторах
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Вседиапазонный КВ усилитель на базе HLA 300
Усилители мощности радиопередатчиков
Их основные характеристики: U си. Транзисторы IRF предназначены для работы в импульсных схемах развёртки мониторов компьютеров, импульсные блоки питания , но при выведении их в режим, близкий к линейному, дают хорошие показатели и в связной аппаратуре.
Правда надёжность работы транзисторов падала. Учитывая входную ёмкость IRF и тот факт, что эти транзисторы управляются не током, а напряжением, в отличие от биполярных, в данном усилителе не удалось устранить некоторый завал частотной характеристики выше 18 МГц P ВЫХ.
МАКС хотя схемотехнические меры принимались. Но это присуще многим схемам, в том числе и на биполярных транзисторах. Самое главное — это дешевизна комплектующих деталей, в том числе и транзисторов, которые можно свободно приобрести на радиорынках и в фирмах, занимающихся ремонтом компьютерных мониторов и блоков питания. Для получения расчетной мощности на вход усилителя необходимо подать сигнал не более 5 В эфф.
При необходимости коэффициент усиления можно снизить, уменьшив сопротивление R1, R12, R13 рис.
Но не стоит забывать, что напряжение пробоя затвора транзисторов не превышает 20 В, то есть U ВХ. На VT2, VT3 собран двухтактный оконечный каскад с раздельными цепями установки смещения и аналогичными первому каскаду.
Одновременно это ФНЧ с частотой среза около. После трансформатора сложения мощностей ТЗ выходное сопротивление усилителя становится равным 50 Ом. В любом случае нужно помнить, что выходные каскады на транзисторах нужно подсоединять к антенне через согласующее устройство. Ведь антенна — это не активная нагрузка, и на каждом из диапазонов ведёт себя по разному, даже если и написано, что работает на всех диапазонах.
Детали располагают в том порядке, как указано на схеме рис. Таким способом было изготовлено около десятка усилителей. В процессе наладки они показали хорошую повторяемость, качественную и надёжную работу. Плата коммутации рис. Построечные резисторы R1, R2, R3 рис. В истоковые цепи всех транзисторов рис. Эти меры были приняты после того, как, набравшись опыта работы с такими транзисторами и выбросив десятка полтора в мусор, я понял, что такая крутизна по постоянному току не нужна.
Установка начального тока каждого выходного транзистора в отдельности сделана для того, чтобы не было надобности перебирать кучу транзисторов, подбирая близкие по параметрам. Предварительно устанавливают токи покоя VT1 около мА и VT2, VT3 — по мА, но одинаковые в каждом плече, а более точно — с помощью анализатора спектра.
Но, как правило, достаточно просто установить правильно токи покоя. Теперь поговорим о том, как нужно устанавливать транзисторы. Этого не нужно бояться и крепить их на радиатор можно рядом с платой усилителя мощности по разные стороны через слюдяные прокладки. Но слюда должна быть качественной и предварительно обработана теплопроводящей, очищенной от песка, пастой. Автор заостряет внимание на этом в связи с тем, что к слюде подводится не только постоянное напряжение, а и напряжение ВЧ.
Конструктивная ёмкость крепежа через слюду входит в ёмкость П-фильтров, так же впрочем, как и выходная емкость транзисторов. Транзисторы лучше прижимать к радиатору не через отверстие во фланце, а дюралевой пластиной, прижимающей два выходных транзистора сразу, что обеспечивает лучшую теплоотдачу и не нарушает слюду.
Такой же крепёж и у VT1, только в начале платы. Трансформаторы мотаются на кольцах из феррита марки НН и, в зависимости от наличия, проницаемостью от до Размеры колец должны соответствовать мощности, я применил НН К22х10,5х6,5. Кольца перед намоткой обматывают слоем лакоткани. Данные обмоток для каждого трансформатора зависят от марки и типоразмера применяемых колец и в случае применения иных колец их легко можно высчитать по формуле 12 [С.
Бунин и Л. L2, L3 имеют по 5 витков провода ПЭВ-1,5 на оправке диаметром 8 мм, длина намотки 16 мм. Если эти данные полностью сохранить, подстройку фильтров производить практически не нужно.
L1 — стандартный дроссель мкГн должен выдерживать ток не менее 0,3 А например, Д-0,3. Конденсаторы в выходных ФНЧ применяются трубчатые или любые высокочастотные с соответствующей реактивной мощностью и рабочим напряжением. Аналогичные требования и к С26 — С Все остальные конденсаторы должны быть также рассчитаны на соответствующие рабочие напряжения.
После включения и выставления всех режимов по постоянному току, подключают нагрузку и корректируют АЧХ усилителя с помощью ГСС и лампового вольтметра или измерителя АЧХ автор применял Х Ступак материал подготовил А.
Транзисторные КВ усилители мощности
Диапазон частот: 1. Товар производится заводом исключительно под заказ! Диапазон: 1. Транзисторный усилитель на диапазон 1. Транзисторный усилитель на диапазон МГц. Мощность входная: Ватт. Встроенный предусилитель.
Усилитель разработан для КВ трансивера «RadioN» выполненного на базе блоков/узлов/плат усилитель мощности на транзисторах IRF или.
Транзисторные усилители мощности
Транзисторный — вт — УМ на КВ. Часть 3. По многочисленным просьбам трудящихся, пришлось переделать ИБП, установить плату УМ на радиатор, все это включить и сфотографировать. На этой фотографии: ИБП, тот, фото которого было в предыдущей части у него выпаяны все детали, касающиеся источников 3,3в, 5в, в , домотана вторичная обмотка очень непросто разобрать и потом собрать трансформатор.
УМ на 2-х TH, на вход которого подключен трансивер. Тюнер трансивера выключен. Трансформаторы усилителя намотаны посеребренным проводом. КСВ по входу и выходу не превышает 1,1. Фильтры по входу и выходу не применялись.
КВ-усилитель мощности на IRF520
Выбор языка:. Логин Пароль. Регистрация :: Забыл пароль :: Вход. Архив быстрый поиск в архиве радиолюбительских публикаций. Принципиальная схема усилителя мощности на mPCV Усилитель мощности Мгц на 2с39 Усилитель мощности диапазона Мгц на 2с39 1.
Линейный УМ мощностью 50вт.
МОЩНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА 4-Х ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ УСИЛИТЕЛИ. КВ и УКВ 8/2001
Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. Принципиальная схема и описание трансформаторного блока питания для трансивера с напряжением
Please turn JavaScript on and reload the page.
Запомнить меня. Developed in conjunction with Joomla extensions. Никак ни мог определиться с РА для завалявшегося Радио в виде набора Электроника-контур При этом драйвер предложенный Андреем был отпилен от платы усилителя. Потребовалось лишь уменьшить усиление рабочего драйвера и получить отличный усилитель с выходной мощностью 17 Вт при напряжении 13 В. Резистором в цепи затвора VT1 можно регулировать выходную мощность в этом случае надо установить делитель и переменный резистор , или подключить к ALC как в оригинале. Входной контур на пятисекционных катушках от приемника, для 1. Резисторы обозначенные пунктиром на затворах выходных транзисторов на мой взгляд могут пригодиться для уменьшения усиления у меня их нет -можно на монтаже установить перемычки.
Здравствуйте! Предлагаю вашему вниманию РА на транзисторах IRF-IRL. Мной была повторена схема приведенная ниже. РА был.
Усилитель мощности 1 кВт на транзисторах
Их основные характеристики: U си. Транзисторы IRF предназначены для работы в импульсных схемах развёртки мониторов компьютеров, импульсные блоки питания , но при выведении их в режим, близкий к линейному, дают хорошие показатели и в связной аппаратуре.
Во всяком случае, устанавливая их вместо КП, я получал гораздо лучшие результаты как по АЧХ, линейности и усилению, так и по надёжности работы. Усилитель испытывался при напряжении питания В, но наиболее надёжно и эффективно он работал при напряжении питания 40 В, от стабилизированного источника.
Все права защищены. Лицензионное соглашение. О Клубе Join us! Наши друзья. Оглавление Последнее Правила Поиск. Добро пожаловать, Гость.
Всем привет. Вопрос такой.
Усилитель мощности трансивера «RadioN» с номинальной мощностью 10 Вт. Усилитель мощности разработан с использованием схемотехнических решений трансивера SW и т. Теперь со всей уверенностью можно заявить, что линейка печатных плат для изготовления трансивера «RadioN» полная : и начинающим радиолюбителям можно приступать к «строительству» приёмопередатчика. Для многих это будет не первый трансивер изготовленный самостоятельно, но я всё же надеюсь, что процесс сборки, настройки и работы в эфире на этом трансивере оставит в Вашей памяти только хорошие впечатления ; и будут слышны только положительные отзывы.
Трансивер изначально планировался для работы SSB и CW на трёх радиолюбительских диапазонах , 80 и 40 м, но потом пошли модификации 40, 80 и 20 м, а так же вариации с диапазоном 30 м :. Схемы, описания, фотографии и пр.
Как показала практика, выходные каскады трансиверов, собранные на мощных полевых транзисторах по однотактной схеме, имеют ряд недостатков. Предлагаемые драйвер и усилитель мощности помогут в значительной мере избавиться от этих проблем, и кроме этого позволят поднять выходную мощность трансивера до 35…40 ватт. На рис.
Усилители мощности для радиопередатчиков, схемы усилителей ВЧ
Усилитель мощности на 20 Вт для КВ диапазона (IRF520)
Самодельный КВ усилитель ВЧ выполнен на полевом транзисторе IRF520 и обеспечивает выходную мощность 20 Вт. Усиливаемый сигнал поступает через резистивную матрицу R1-R3 на трансформатор T1. Далее, на затвор VT1.
При помощи резисторов R4-R6 на затворе устанавливается постоянное напряжение смещения …
2 3279 0
Усилитель мощности ВЧ для радиостанции на 430МГц (5-6 Вт)
Схема самодельного усилителя мощности высокой частоты для карманной УКВ радиостанции на 430 МГц. В настоящее время бурно развивается гражданская связь на диапазоне 430 МГц. В продаже имеется широкий выбор многоканальных карманных радиостанций, не требующих регистрации. Дальность связи комплекта …
1 4413 0
Усилитель мощности на УКВ диапазоны 50МГц(40Вт) и 144 МГц(16Вт)
Транзисторный усилитель потребляет большой ток. Требуются громадные радиаторы с принудительным охлаждением, сложные схемы защиты для дорогих транзисторов и, вследствие этого — тяжелый корпус больших размеров и высокая стоимость. Готовый усилитель мощности (УМ) на транзисторах стоит не менее 50 …
4 8307 0
Защита для ламп усилителя мощности трансивера
Каждый усилитель мощности (УМ) передатчика нуждается в защите ламп.
Эта разработка задумывалась как схема при построении новых усилителей мощности. Схема защиты может также быть применена для увеличения надежности действующих УМ. Использование схемы защиты, описанной ниже, позволило …
0 4101 0
Усилитель мощности на лампе ГК71 с общей сеткой (500-700Вт)
Усилитель мощности (УМ) выполнен на «старой» надежной лампе ГК71, с графитовым анодом, не требующей обдува. Принципиальная схема приведена на рис. 1. Схема классическая с общей сеткой (ОС). Анодное напряжение — 3 кВ, напряжение экранной сетки — +50 В, напряжение накала — 22 В, в …
0 12360 1
Усилитель мощности ВЧ на лампе ГК71 (диапазоны 10-160м, 500Вт)
Решитесь на применении в усилителе мощности (УМ) старых добрых стеклянных ламп, тогда вы забудете об их обдуве, прогреве, тренировке и прочее. Предлагаемый УМ может быть рекомендован в качестве стационарного или дачного. Это позволит с фирменным трансивером использовать даже .
..
3 13138 7
Простой усилитель мощности передатчика диапазона 40м (3,5Вт) Схема усилителя проектировалась для применения совместно с маломощным передатчиком (QRP) при наличии плохих условий в используемой полосе частот. Для работы требуется входной сигнал мощностью примерно 350 мВт. Полуволновой фильтр на выходе схемы необходим для подавления гармоник. Для транзистора…
1 3815 0
Усилитель мощности передатчика диапазона 16-30МГц (20Вт)
Широкополосный усилитель, который использует дешевые мощные ВЧ-тран-зисторы в пластмассовых корпусах, обеспечивает общее усиление по мощности примерно 25 дБ для управления SSB-усилителем мощности, у которого имеется уровень выходной мощности свыше 100 Вт. Рабочее напряжение питания составляет …
0 3633 0
Выключатель усилителя на основе напряжения смещения
Автоматическое выключение усилителя с помощью отрицательного напряжения смещения линейного ВЧ-усилителя класса «В», такого как Heath SB-200, повышает его эффективность, поскольку если входной сигнал отсутствует, то энергия усилителем практически не расходуется.
Транзисторы схемы выбраны таким…
0 3016 0
Усилитель класса D для диапазона 40,80,160м (35Вт) Схема может использоваться в любом из 3 диапазонов, в соответствии со значениями элементов, приведенных в перечне элементов под схемой. Усиление по мощности составляет примерно 27 дБ. В качестве возбудителя усилителя могут применяться почти все типы усилителей радиочастоты, которые могут…
1 3657 0
1 2 3 4
Плотность транзисторов 3-нанометровых чипов TSMC поразит вас
Тайваньская компания по производству полупроводников (TSMC), крупнейший в мире независимый литейный завод, берет конструкции микросхем, созданные такими компаниями, как Apple, Qualcomm и Huawei, и производит конечный продукт. Одно уравнение остается неизменным независимо от того, для какого клиента TSMC собирает микросхемы; чем больше транзисторов внутри чипа, тем он мощнее и энергоэффективнее.
Узел процесса, используемый литейным производством, относится к количеству транзисторов, которые помещаются в указанное пространство, например, в квадратный миллиметр.
Например, плотность транзисторов чипов, производимых в настоящее время с использованием 7-нанометрового техпроцесса (таких как Apple A13 Bionic, мобильная платформа Qualcomm Snapdragon 865 и Kirin 9 от Huawei).90 5G) составляет примерно 100 миллионов транзисторов на квадратный мм. Это позволяет Apple разместить 8,5 миллиардов транзисторов в каждой SoC A13 Bionic. Новые 5-нм чипы, сходящие с конвейера в этом году, будут иметь 171,3 миллиона транзисторов на квадратный мм, что позволит 5-нм A14 Bionic содержать 15 миллиардов транзисторов внутри. Производительность новых чипов увеличится на 10-15%, а энергопотребление снизится на 25-30%.
Закон Мура, наблюдение, сделанное одним из основателей Intel Гордоном Муром еще в 1960-х, первоначально призывал к удвоению плотности транзисторов каждый год. В 1970-х он изменил это на каждый день. Многие призывали к отмене «закона», особенно учитывая столь удивительно высокие показатели плотности. Закон Мура не соблюдается полностью, но общая концепция наблюдения остается в силе.
Плотность транзисторов в чипах продолжает расти по мере того, как технологический узел падает.
Прямо сейчас TSMC и Samsung спешат завершить строительство мощностей для производства 3-нм чипов. Недавно оба литейных завода отметили, что вспышка коронавируса отодвигает их сроки для этого узла процесса. Согласно WikiChip, 3-нанометровые чипы TSMC обеспечат повышение производительности на 5% при снижении энергопотребления на 15%. А плотность транзисторов увеличится в 1,7 раза и составит чуть менее 300 миллионов транзисторов на квадратный мм. Удивительный. Ожидается, что TSMC начнет рискованное производство 3-нм чипов в 2021 году. Это заказы от клиентов, желающих приобрести чипы без их полного тестирования. Серийное производство начнется во второй половине 2022 года, а массовое производство, возможно, начнется в следующем году. В недавнем отчете говорится, что из-за нынешнего кризиса Samsung откладывает выпуск 3-нанометрового технологического процесса с 2021 на 2022 год9.
0004
TSMC и Samsung используют разные подходы к 3-нанометровому техпроцессу. Первый использует транзисторы FinFET для 3 нм. Конструкция FinFET помогает контролировать поток тока и напряжения в цепи. Samsung готова отказаться от FinFET в пользу технологии MBCFET (Multi-Bridge-Channel FET, многоканальная полевая трубка с мостовым переходом). По сравнению с текущими 7-нм чипами, используемыми в данный момент, 3-нм чип Samsung обеспечит 35% прирост производительности при снижении энергопотребления на 50%. MBCFET использует новую технологию Gate All Around (GAA), которая делает транзисторы меньше и мощнее. По словам одного консультанта, «Samsung опережает TSMC в GAA примерно на 12 месяцев. Intel, вероятно, отстает от Samsung на два-три года». Райан Ли, вице-президент по маркетингу литейного производства в Samsung, сказал: «Gate all around ознаменует собой новую эру нашего литейного бизнеса».
Но прежде чем мы сможем мечтать о 3-нм техпроцессе, в конце этого года состоится запуск устройств, работающих на 5-нм чипах.
Если все пойдет по плану, семейство Apple iPhone 12 5G 2020 года станет первым смартфоном, использующим 5-нм чипсет. Эти устройства должны быть представлены в сентябре и выпущены в октябре или ноябре. Первыми телефонами Android с 5-нм чипом станут серии Huawei Mate 40 (хотя в них не будет Google Mobile Services).
Состояние транзистора в 3-х таблицах
Самым очевидным изменением в технологии транзисторов за последние 75 лет было то, сколько мы можем сделать. Уменьшение размера устройства было титаническим усилием и фантастически успешным, как показывают эти графики. Но размер — не единственная функция, которую инженеры улучшили.
В 1947 году был только один транзистор. Согласно прогнозу TechInsight, в этом году полупроводниковая промышленность должна произвести почти 2 миллиарда триллионов (1021) устройств. Это больше транзисторов, чем было произведено в совокупности за все годы до 2017 года. За этим едва ли возможным числом стоит продолжающееся снижение цены транзистора, поскольку инженеры научились интегрировать все больше и больше их в одну и ту же область кремния.
Уменьшение размера транзисторов в двумерном пространстве плоскости кремния имело ошеломительный успех: плотность транзисторов в логических схемах увеличилась более чем в 600 000 раз с 1971 года. Уменьшение размера транзисторов требует использования более коротких длин волн света, таких как экстремальный ультрафиолет. , и другие приемы литографии для уменьшения пространства между затворами транзисторов и между металлическими межсоединениями. В дальнейшем важно третье измерение, в котором транзисторы будут располагаться друг над другом. Этой тенденции во флэш-памяти уже более десяти лет, но для логики она все еще в будущем (см. «Доведение закона Мура до новых высот»).
Возможно, венцом всех этих усилий стала возможность интегрировать миллионы, даже миллиарды транзисторов в одни из самых сложных систем на планете: процессоры. Вот посмотрите на некоторые из ярких моментов на этом пути.
Эфемерный:
Исследователи из Иллинойса разработали схемы, которые растворяются в теле, используя комбинацию ультратонких силиконовых мембран, проводников из магния и изоляторов из оксида магния.
Пяти минут в воде было достаточно, чтобы превратить первое поколение в кашу. Но недавно исследователи использовали более прочную версию для изготовления временных кардиостимуляторов, которые выделяют противовоспалительный препарат при исчезновении.
Быстро:
Первый транзистор был создан для радиочастот, но теперь есть устройства, которые работают примерно в миллиард раз выше этих частот. Инженеры из Южной Кореи и Японии сообщили об изобретении транзистора с высокой подвижностью электронов на основе арсенида индия и галлия, или HEMT, максимальная частота которого достигла 738 гигагерц. В поисках чистой скорости инженеры Northrop Grumman создали HEMT с частотой 1 терагерц.
Flat:
Современные (и вчерашние) транзисторы зависят от полупроводниковых свойств объемных (3D) материалов. Устройства завтрашнего дня могут опираться на двумерные полупроводники, такие как дисульфид молибдена и дисульфид вольфрама. Исследователи говорят, что эти транзисторы могут быть встроены в слои межсоединений над кремнием процессора.
Таким образом, 2D-полупроводники могут привести к созданию 3D-процессоров.
Гибкость:
Мир не плоский, как и места, где должны работать транзисторы. Используя арсенид индия-галлия, южнокорейские инженеры недавно изготовили высокопроизводительные логические транзисторы из пластика, которые почти не пострадали при изгибе с радиусом всего 4 миллиметра. А инженеры из Иллинойса и Англии создали микроконтроллеры, доступные по цене и гибкие.
Невидимый:
Когда вам нужно скрыть свои вычисления на виду, используйте прозрачные транзисторы. Исследователи из Фучжоу, Китай, недавно создали прозрачный аналог флэш-памяти с использованием тонкопленочных органических полупроводниковых транзисторов. А исследователи в Японии и Малайзии создали прозрачные алмазные устройства, способные выдерживать более 1000 вольт.
Мнемоника:
Ячейки флэш-памяти NAND могут хранить несколько битов в одном устройстве. Те, что есть на рынке сегодня, хранят либо 3, либо 4 бита каждый.
Исследователи из Kioxia Corp. построили модифицированную флэш-ячейку NAND и погрузили ее в жидкий азот с температурой 77 кельвинов. Один сверхохлажденный транзистор может хранить до 7 бит данных или 128 различных значений.
Talented:
В 2018 году инженеры из Канады использовали алгоритм для создания всех возможных уникальных и функциональных элементарных схем, которые можно сделать, используя всего два металлооксидных полевых транзистора. Общее количество схем составило поразительные 582. Увеличение объема до трех транзисторов позволило получить 56 280 схем, включая несколько усилителей, ранее неизвестных инженерам.
Tough:
Некоторые транзисторы могут понести потустороннее наказание. Исследовательский центр Гленна НАСА построил 200-транзисторные ИС из карбида кремния и эксплуатировал их в течение 60 дней в камере, которая имитирует окружающую среду на поверхности Венеры — тепло 460 ° C, давление планетарного зонда 9,3 мегапаскаля и адская планета. агрессивная атмосфера.
