晶體管是一個(gè)非常微小的組件,通過(guò)是否向控制電極施加電壓,可以實(shí)現(xiàn)允許或者阻止電流的流動(dòng),這就是構(gòu)建內(nèi)存存儲(chǔ)和邏輯電路底層原理。因此,晶體管也被稱(chēng)為現(xiàn)代電子設(shè)備的細(xì)胞。
不同材料制作的晶體管,電荷傳輸?shù)姆绞骄蜁?huì)不同。目前,世界上最靈活的晶體管是用鍺材料生產(chǎn)的,暫且稱(chēng)它為自適應(yīng)晶體管。鍺晶體管可以根據(jù)需要執(zhí)行的不同邏輯任務(wù),在瞬間完成切換。
鍺晶體管的構(gòu)造是由一根極細(xì)的鍺線(xiàn)將兩個(gè)電極連接起來(lái),再通過(guò)非常潔凈和特殊的界面把鍺線(xiàn)連接到兩側(cè)的金屬上。在這段鍺線(xiàn)上,像傳統(tǒng)晶體管一樣,設(shè)置了一個(gè)柵電極。最關(guān)鍵的地方在于,鍺晶體管還在鍺與金屬之間的空間,配置了一個(gè)控制電極。通過(guò)這個(gè)控制電極,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體管的動(dòng)態(tài)編程。
由于鍺具有非常獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu),通過(guò)在這種結(jié)構(gòu)中加入鍺材料,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子和空穴的單獨(dú)控制。在施加電壓的初期,會(huì)像通常情況那樣產(chǎn)生逐漸增加的電流。繼續(xù)增加電壓到達(dá)到一個(gè)閾值,電流會(huì)不再增加,反而減小。這個(gè)現(xiàn)象被稱(chēng)為負(fù)微分電阻。
在控制電極的幫助下,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)閾值電壓的控制和調(diào)整,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鍺晶體管的切換。這樣就極大提高了晶體管的自由度,我們可以根據(jù)具體的需要,隨時(shí)對(duì)晶體管進(jìn)行調(diào)控,比如,或非門(mén)切換成與非門(mén)。
傳統(tǒng)晶體管的性能已經(jīng)影響到了電子產(chǎn)品的智能化水平。傳統(tǒng)的晶體管只有非常基本的功能,而智能化就是靠這些晶體管的相互連接完成的。如果能夠提升單個(gè)晶體管的性能,電子產(chǎn)品的智能化水平將會(huì)指數(shù)級(jí)提高。如果采用新型鍺晶體管,以前需要160個(gè)晶體管才能完成的計(jì)算,現(xiàn)在只需要24個(gè),整個(gè)電路的能效和速度都能提高數(shù)倍。
不過(guò),要想使用鍺晶體管,還需要對(duì)芯片上的電路做有針對(duì)性的修改。修改電路完成匹配之后,將可以實(shí)現(xiàn)多邏輯值控制,就可以進(jìn)行更多中狀態(tài)處理。