英国科学家设计出超低功耗电晶体

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英国剑桥大学(Cambridge University)日前推出新的电晶体设计,可让穿戴式等装置利用周遭电晶体的电力作为能源供应来源并可在1伏特下运作且耗电低于10亿分之1瓦特。

根据The Register报导,自从1965年起,电晶体依照摩尔定律顺利发展,其密度越来越密集也让CPU性能得以提升,但反观电池却未跟上电晶体稳定发展的速度取得进展。

对此,美国劳伦斯柏克莱国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)物理学家Fred Schlachter便在2013年指出,电池并不如半导体产业有摩尔定律可依循。

于是研究人员只好试图往增加电池电力的方向着手,但这并非万无一失的方法,例如三星电子(Samsung Electronics)便因Note 7电池爆炸而不得不召回并停产该款手机。

不过,日前剑桥大学的Sungsik Lee与Arokia Nathan教授则在Science期刊中公布一款利用极小能源的电晶体设计,制造的电晶体更可保留萧特基位障(Schottky barrier),让电晶体紧密封装后仍可维持独立性。

研究人员指出,该款氧化铟镓锌(IGZO)薄膜电晶体由于相当节省电力,因此可望被运用在广泛装置上,例如从周遭环境搜集所需电力的穿戴式或植入式电子产品。该电晶体可在不到1伏特下运作,耗电也低于10亿分之1瓦特,因此能源效率表现相当杰出。

其设计原理是利用一种与电晶体有关的漏电近关状态电流(near-off state current),而且上述微小电子元件可在低温下制造并可列印在包括玻璃、塑胶、聚酯纤维与纸张等各式材料上。

对此,Nathan认为,研究人员已成功挑战传统对电晶体的认知,并且从过程中发现,过去被工程师避之唯恐不及的萧特基位障本身的特质反而可被运用在穿戴式或观察健康状态的植入式装置等超低功耗应用上。

 

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