Pietsotransistori kuluttaa vähemmän

University of Twenten MESA+ tutkimuslaitoksen ja SolMateS-yhtiön tutkijat ovat yhdessä kehittäneet uudenlaisen transistorin, jolla voi vähentää mikrosirujen virrankulutusta.

Nykyisiä nanomittoja lähentelevät transistorit kärsivät hankalista vuotovirroista. Ympäröimällä finfet-transistori pietsosähköisellä materiaalilla, tutkijat pystyivät vähentämään vuotovirtaa viisinkertaisesti.

Uudentyyppinen piezo-fet -transistori voi käsitellä joko vuotovirtaa (kun transistori ei ole aktiivinen) tai energiankulutusta (kun transistori on aktiivinen). Jälkimmäisessä tapauksessa arvioidaan voitavan vähentää energiankulutusta noin kymmenen prosenttia.

Temppu piilee pietsosähköisessä materiaalissa, jolla transistori on kuorrutettu. Jännitteellisenä pietsosähköinen materiaali laajenee jolloin se puristaa piitä painella, joka vastaa noin 10000 ilmakehää. Korkea paine saa elektronit kulkemaan transistorin läpi nopeammin.

Myös nykyisiin transistoreihin sovelletaan jännitysvoimaa, jolla parannetaan niiden tehokkuutta. Paine on kuitenkin rakenteellisesti pysyvää, mikä itse asiassa lisää vuotovirtoja.

Twenten prototyypissä, transistori on paineen alainen vain tarvittaessa ja aiheuttaa ison eron. Sähkövirta, joka tarvitaan vaihtamaan transistorin tilaa, on siten osittain korvattu mekaanisella jännityksellä.

Nyt esitellyn transistorin toimintaperiaatteen teoretisoi sama työryhmä jo vuonna 2013 mutta silloin ei ollut varmaa, että temppu olisi toimiva. Syynä oli, että pietsosähköistä materiaalia ja piitä on vaikea yhdistää ilman nyt lisättyä puskurikerrosta.

Tutkijoiden mukaan kyseessä on vasta ensimmäinen varsin alustava prototyyppi ja he uskovat, että edelleen kehitettynä transistorilla olisi mahdollista saavuttaa huomattavaa tehokkuuden paranemista.