Управляемый элемент

[Osmiy]

Типа транзистора!

Раз с вечным двигателем не выходит, у меня есть другая идея.
Только если схема окажется рабочей, никому не рассказывайте и не патентуйте.

Представьте многослойную структуру металл-диэлектрик-металл-диэлектрик-металл. Рис. 1
Голубое это металл, серое - диэлектрик. Самое практичное это алюминий и его оксид.
Там же указаны назначения слоёв: эмиттер, база и коллектор.

(Чертежи)

Толщина базы должна быть маленькой, ориентировочно как у биполярного транзистора.
Толщина диэлектриков может быть в широких пределах. Главное чтобы происходил туннельный пробой при прикладывании требуемого (небольшого) напряжения между эмиттером и коллектором.
Профиль потенциальной энергии системы в обычном состоянии показан на рис.2.

Теперь прикладываем напряжение между Э-К так, чтобы от эмиттера пошёл ток к коллектору. Энергетическая диаграмма этого состояния показа на рис.3.
Подавая такое же маленькое напряжение на базу различной полярности относительно эмиттера, можно усложнять (рис.4) или наоборот упрощать (рис.5) туннелирование электронов через двойной слой диэлектрика. Предполагается что ток базы будет мал по сравнению с током коллектора. Т.к. электроны по аналогии с биполярным транзистором будут "засасываться" в коллектор.
Вот собственно и весь принцип работы.

Такой усилительный элемент в отличии от полупроводниковых транзисторов будет более экономичный и быстродействующим. Можно легко литографировать микросхемы.
В базе также можно применять металл с отличным уровнем Ферми для задания нужного начального потенциального профиля барьера.

PS Первоначально представлял слои симметричными. Потом решил что коллекторный диэлектрик надо сделать толще, чтобы на нем было большее напряжение, и он легче захватывал электроны из базы. Потом когда уже нарисовал рисунок, глядя на профиль потенциальных барьеров, наоборот решил что коллекторный диэлектрик надо делать тоньше.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Дискуссионные темы (Ф)»
Причина переноса: не указана.

[photon]

Диаграммки, которые вы нарисовали, не могут быть правильными - разрывы краев зон на гетерограницах так просто из-за приложения напряжения не изменятся.
Для того, чтобы транзистор был быстродействующим и экономичным (о чем вы пишете), толщины слоев должны быть малы. Сегодняшние реалии - единицы нанометров. Переход Al/Al_2O_3 в таком случае будет весьма проблемным в смысле наличия дефектов на границе.

[Munin]

(Оффтоп)

Osmiy в сообщении #1020594 писал(а):

Раз с вечным двигателем не выходит, у меня есть другая идея.

Вам не кажется, что раз с вечным двигателем у вас не выходит, стоит поискать другое призвание в жизни?

[Osmiy]

photon в сообщении #1020653 писал(а):

Диаграммки, которые вы нарисовали, не могут быть правильными - разрывы краев зон на гетерограницах так просто из-за приложения напряжения не изменятся.

Здесь я не понял, что иммеется ввиду. Диаграммы я рисовал условно, чтобы показать принцип работы.
Они что в реальности совсем будут другие и мой транзистор не будет работать?

photon в сообщении #1020653 писал(а):

Для того, чтобы транзистор был быстродействующим и экономичным (о чем вы пишете), толщины слоев должны быть малы. Сегодняшние реалии - единицы нанометров. Переход Al/Al_2O_3 в таком случае будет весьма проблемным в смысле наличия дефектов на границе.

Ну это можно будет решить подбором других материалов.
Главное это работоспособность. Но как я понимаю опять ничего не вышло.

(Оффтоп)

Munin в сообщении #1020670 писал(а):

Osmiy в сообщении #1020594 писал(а):

Раз с вечным двигателем не выходит, у меня есть другая идея.

Вам не кажется, что раз с вечным двигателем у вас не выходит, стоит поискать другое призвание в жизни?

Своё призвание я нашел в своей (другой) области. Да и про двигатель это была самоирония.

[photon]

Osmiy в сообщении #1020679 писал(а):

Они что в реальности совсем будут другие

При приложении напряжения - да, будут совсем другие. Затрудняюсь сходу нарисовать правильные, но не такие как у вас - точно.

Osmiy в сообщении #1020679 писал(а):

Ну это можно будет решить подбором других материалов.

Над разработкой и усовершенствованием элементной базы электроники трудятся долгие годы тысячи человек. Прежде чем пытаться изобретать что-то новое, стоило бы ознакомиться с тем, что уже сделано, что достигнуто и что сдерживает дальнейшие усовершенствования.

[Freude]

Вы хотите из резонансного тунельного диода сделать резонансный тунельный транзистор. Подобные энергетические диаграммы можно получить в полевом транзисторе, если сделать побольше spacers (не знаю как это по русски) и поменьше ширину затвора. А предлагаемая ТС технология, с точки зрения существующего положения дел на рынке транзисторов, представляет собой проблему по следующим причинам:
1) несовместимость с VLSI технологиями
2) наличие диэлектрика в проводящем канале в разы повысит пороговое напряжение и рассеиваемую мощность, а это бич современной электроники

[Osmiy]

Freude в сообщении #1020707 писал(а):

Вы хотите из резонансного тунельного диода сделать резонансный тунельный транзистор.

Не знаю. Мне мой транзистор больше напоминает электровакуумную лампу, в которой вместо термоэмиссии электронов используется холодная эмиссия за счет туннелирования.

Если бы я посмотрел на правильную энергетическую диаграмму для случая, показанного на рис.3, вопрос бы решился сам собой.

[Freude]

А зачем нам лампа в интегральной электронике?

[Osmiy]

За тем же, что и транзистор.
Давайте лучше пока не обсуждать практическую применимость, а сосредоточимся на работоспособности или неработоспособности.

[Freude]

Эта штука как-то работать будет, но не так как вы думаете. Вы хотите изменять глубину ямы чуть ли не на величину работы выхода электрона из металла. Для этого вам придется к базе приложить огромное электростатическое поле. Это поле будет убывать в тонких слоях диэлектрика довольно медленно (скорее всего оно проникнет и в эмитер и в коллектор), так что вместо контроля над глубиной ямы более вероятно будет изменение высоты барьеров.

[photon]

Osmiy в сообщении #1020719 писал(а):

За тем же, что и транзистор.
Давайте лучше пока не обсуждать практическую применимость, а сосредоточимся на работоспособности или неработоспособности.

Зачем изобретать такое, как уже есть, но хуже?

[Osmiy]

Freude в сообщении #1020722 писал(а):

Вы хотите изменять глубину ямы чуть ли не на величину работы выхода электрона из металла. Для этого вам придется к базе приложить огромное электростатическое поле.

Да вы правы. Что то я о масштабе измения глубины потенциальной ямы базы не подумал. Вобщем она должна менятся в ту и другую стонону на величину разности потенциалов между Э-К. Тогда наверное и общий коэффициент прозрачности будет слабо регулироваться.

[Freude]

Freude в сообщении #1020722 писал(а):

Эта штука как-то работать будет, но не так как вы думаете. Вы хотите изменять глубину ямы чуть ли не на величину работы выхода электрона из металла. Для этого вам придется к базе приложить огромное электростатическое поле. Это поле будет убывать в тонких слоях диэлектрика довольно медленно (скорее всего оно проникнет и в эмитер и в коллектор), так что вместо контроля над глубиной ямы более вероятно будет изменение высоты барьеров.

А хотя нет, там же база не изолирована, т.е. это не полевой прибор. По этой же причине база не сможет контролировать глубину ямы и будет просто сложение трех токов в узле. Зачем тогда там барьеры, берем два сопротивления вместо них и все.

[Osmiy]

photon в сообщении #1020725 писал(а):

Зачем изобретать такое, как уже есть, но хуже?

Первые транзисторы тоже были хуже ламп.

-- 28.05.2015, 17:07 --

Freude в сообщении #1020728 писал(а):

По этой же причине база не сможет контролировать глубину ямы и будет просто сложение трех токов в узле.

Почему? В биполярном же транзисторе током базы меняется высота потенциального барьера, которым является (не помню уже) толи сама база, толи эмиттерный переход.