Los transistores de deflexión balística ( BDT ) son dispositivos electrónicos, desarrollados desde 2006, [1] para circuitos integrados de alta velocidad , que es un conjunto de circuitos acotados en material semiconductor. Utilizan fuerzas electromagnéticas en lugar de una puerta lógica , un dispositivo utilizado para funcionar únicamente con entradas específicas, para cambiar las fuerzas de los electrones. El diseño único de este transistor incluye electrones individuales que rebotan en obstáculos en forma de cuña llamados deflectores. [2] Inicialmente acelerados por un campo eléctrico, los electrones son luego guiados en sus respectivos caminos por una desviación electromagnética . Por lo tanto, los electrones pueden viajar sin ser dispersados por átomos o defectos, lo que resulta en una mayor velocidad y un menor consumo de energía. [3]
Un transistor de deflexión balística sería importante al actuar como amplificador lineal y como interruptor para el flujo de corriente en dispositivos electrónicos, que podrían usarse para mantener la lógica y la memoria digitales. La velocidad de conmutación de un transistor se ve muy afectada por la rapidez con la que los portadores de carga (normalmente, electrones) pueden cruzar de una región a la siguiente. Por este motivo, los investigadores quieren utilizar la conducción balística para mejorar el tiempo de viaje del portador de carga. [3] Los transistores MOS convencionales también disipan mucho calor debido a colisiones inelásticas de electrones y deben conmutar rápidamente para reducir los intervalos de tiempo cuando se genera el calor, reduciendo su utilidad en circuitos lineales. [2]
Una ventaja del transistor de deflexión balística es que, debido a que dicho dispositivo utilizará muy poca energía (implementando un circuito adiabático ), producirá menos calor y, por lo tanto, podrá funcionar más rápido o con un ciclo de trabajo más alto. Por lo tanto, será más fácil de utilizar en una variedad de aplicaciones. Este diseño también reducirá el ruido eléctrico que proviene de los dispositivos electrónicos. [2] Junto con una mayor velocidad, otra ventaja del transistor de deflexión balística es que se podrá utilizar en ambos aspectos de amplificador lineal y conmutador. [3] Además, los transistores de deflexión balística son intrínsecamente pequeños, porque sólo un tamaño pequeño permite reducir el papel de los mecanismos responsables de la dispersión inelástica de electrones, que normalmente dominan los dispositivos más grandes. [4]
El objetivo de muchos laboratorios de todo el mundo es crear interruptores y amplificadores que puedan funcionar más rápido que la tecnología actual. [3] Específicamente, los electrones dentro del dispositivo deben demostrar un comportamiento de conducción balística . [5] Actualmente, el transistor de efecto de campo MOS de silicio (MOSFET) es el circuito principal y líder. Sin embargo, los investigadores predicen que encontrar el semiconductor ideal disminuirá las dimensiones del transistor, incluso por debajo de los tamaños observados en la generación actual de transistores de silicio, lo que provocará muchos efectos indeseables que reducirán el rendimiento de los transistores MOS. [3] Desde principios de la década de 1960, se han realizado investigaciones encaminadas a la conducción balística , que condujo a los modernos diodos metálicos-aislantes-metálicos , pero no se logró producir un interruptor de tres terminales. [3] Otro enfoque de la conducción balística fue reducir la dispersión disminuyendo la temperatura, lo que dio como resultado la computación superconductora . [4] El transistor de deflexión balística comprende el diseño reciente (en 2006) creado por la Instalación de Nanofabricación de Cornell, utilizando un gas de electrones bidimensional como medio conductor. [2]
Un dispositivo de tubo de vacío anterior llamado tubo de desviación de haz proporcionaba una funcionalidad similar basada en un principio similar.