Almost off: Neue Transistorart benötigt extrem wenig Energie

24. Oktober 2016, 13:00 Uhr
Unterschied zwischen schnellen Hochleistungstransistoren und dem neuen energiesparenden TFT. Bild: University of Cambridge.
Unterschied zwischen schnellen Hochleistungstransistoren und dem neuen energiesparenden TFT. Bild: University of Cambridge.
An der Universität Cambridge (UK) wurde ein neuer Transistortyp entwickelt, der mit extrem wenig Energie auskommt und daher ideal für Wearables und Sensoren ist, die lange mit Batterien oder gar Energy Harvesting aus sekundären Energiequellen funktionieren müssen. Ein solcher Transistor könnte mit einer AA-Zelle theoretisch 1 Milliarde Jahre betrieben werden!

Cambridge ist nicht Hogwarts und folglich ist das Folgende auch keine Zauberei, sondern Ergebnis klassischer Halbleiterforschung: Sungsik Lee und Arokia Nathan von der Universität Cambridge haben ihre Forschungsergebnisse über einen Dünnfilmtransistor in der renommierten Zeitschrift Science unter dem Titel: „Subthreshold Schottky-barrier thin-film transistors with ultralow power and high intrinsic gain“ veröffentlicht. Beschrieben wird dort ein Transistortyp auf der Basis einen Dünnfilms aus Indium-Gallium-Zinnoxid mit Schottky-Grenzschicht, der bei sehr niedrigen Spannungen (<1 V) deutlich unterhalb der Gate-Schaltschwelle in einem „fast ausgeschalteten“ Zustand analog betrieben wird und dabei immer noch eine hohe Verstärkung (>400) bei einem wirklich extrem niedrigen Energieverbrauch (<1 nW) aufweist.

Dieser TFT (Thin Film Transistor) ist durch seine extreme Hochohmigkeit da angebracht, wo analoge Signale möglichst mit geringem Energieaufwand verstärkt werden müssen und hohe Frequenzen nicht erforderlich sind, wie es bei Wearables oder Sensoren im Feld der Fall ist. Das Funktionsprinzip des Transistors beruht dabei auf der Veränderung des Potentials der Schottky-Barriere zwischen dem Halbleitermaterial des Gates und dem metallischen Drain-Kontakt.
 
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