Eletrônica

Transístor trabalha melhor sob pressão - na hora certa

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/01/2014

Transístor trabalha melhor sob pressão - na hora certa
A corrente elétrica que passa através de um transistor é conduzida por uma fatia de silício. No novo transistor, esta fatia é intercalada entre camadas de material piezoelétrico. Conforme este material (vermelho) se expande com a passagem da corrente, o silício (azul) é comprimido.[Imagem: Tom van Hemert]

Nos processadores e outros microchips mais modernos, os transístores são empacotados e selados no interior de pastilhas de silício.

O processo de prensagem significa que cada transístor ficará submetido a pressões enormes durante toda sua vida útil - pressões de até 10 mil atmosferas.

Isso é bom por um lado, porque aumenta a velocidade de processamento do chip.

Imagine uma mangueira de jardim, que joga a água mais longe quando você aperta a saída da água - quando o silício é apertado, os elétrons também circulam mais rapidamente.

Por outro lado, isso também resulta na amplificação de um dos maiores problemas dos transistores: a fuga de corrente.

Tom van Hemert e Ray Hueting, da Universidade de Twente, na Holanda, descobriram agora uma forma de manter a pressão que faz os transistores trabalharem melhor, mas sem ampliar a perda de corrente e consequente geração de calor.

A solução encontrada consiste em circundar cada transístor com um material piezoelétrico, um material que dá um tranco quando atravessado por uma corrente elétrica.

O uso de materiais piezoelétricos significa que os transistores serão colocados sob pressão apenas quando isso for necessário - quando uma corrente elétrica estiver transitando por eles -, o que gera uma economia considerável em termos de consumo de energia.

De acordo com o limite teórico clássico, uma carga de pelo menos 60 milivolts é necessária para fazer um transístor conduzir 10 vezes mais eletricidade.

O transistor com encapsulamento piezoelétrico exige apenas 50 milivolts, uma melhoria instantânea sem nenhum esforço adicional, apenas substituindo o material compressivo usado no encapsulamento dos transistores.

Como resultado, ou a corrente de fuga pode ser reduzida, reduzindo o consumo do processador e seu aquecimento, ou mais corrente poderá circular quando o transístor estiver operando, o que significa maior velocidade do chip.

Bibliografia:

Piezoelectric Strain Modulation in FETs
Tom van Hemert, Ray J. E. Hueting
IEEE Transactions on Electron Devices
Vol.: 60 (10). pp. 3265-3270
DOI: 10.1109/TED.2013.2274817




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