Новые радиолампы позволят компьютерам работать в космосе

Инженеры разработали миниатюрные электронные радиолампы, сочетающие свойства вакуумных ламп и кремниевых транзисторов. Такие устройства смогут стать основой быстрых и устойчивых к радиации вычислительных устройств, используемых космонавтами или военными, сообщает ScienceNow.

Для создания миниатюрных электронных ламп инженеры использовали фотолитографию — традиционную технику производства транзисторов. С ее помощью в кремнии были созданы миниатюрные полости, на дне которых располагались эмиттер (катод, излучающий электроны) и коллектор (анод, собирающий электроны). Расстояние между ними составило всего 150 нанометров. Сверху находилась база, управляющая током между эмиттером и коллектором. В классической лампе ей соответствует сетка.

Прибор работал в точности как классическая электронная лампа. При создании напряжения между катодом и анодом электроны устремлялись от первого ко второму с эффективностью, которая зависела от управляющего напряжения на базе. Напряжение между катодом и анодом, после которого начиналась эмиссия электронов, составляло около 10 вольт. Это существенно больше, чем в обычных транзисторах, и эксперты называет это самым главным недостатком устройства.

По словам создателей, миниатюрная лампа смогла работать при частотах в 0,46 терагерц, что в 10 раз больше, чем максимальная частота лучших кремниевых транзисторов. Примечательно, что для ее работы не потребовалось создавать в полости вакуум — лампа была настолько мала, вероятность встречи электрона с молекулой газа на пути между катодом и анодом была крайне низкой.

Создавая миниатюрные лампы, инженеры стремятся обойти классические недостатки кремниевых транзисторов: неспособность работать на таких высоких частотах, на которых работают лампы (из-за низкой подвижности электронов в кремнии), и низкая устойчивость к радиации и ионизирующему излучению.

Если инженерам удастся создать эффективные и небольшие вычислительные устройства на основе ламп, они окажутся полезны для астронавтов и военных, имеющих дело с радиацией. Кроме того, они могут стать компонентами приборов, работающих в терагерцовом диапазоне, пишут исследователи в журнале Applied Physics Letters.