Naspäť do budúcnosti! Čaká nás renesancia elektróniek?
Tak najprv si ujasnime, že tie intímnou červeňou žiariace „lampy“, vákuové triódy, pentódy a iné elektrónky, neskončili na smetisku dejín. Je pravdou, že nástup polovodičových tranzistorov v 50-tych a 60-tych rokoch 20. storočia (u nás môžeme kľudne nejaké desaťročie pridať, nespravíme chybu) znamenal postupný útlm elektróniek, ktoré kraľovali nielen audiotechnike a TV-prijímačom, ale vyskytovali sa vo všetkých elektronických systémoch, vrátane počítačov 1. generácie.
Stará (a dobrá) technológia naďalej žije aj v kvalitnej elektronike napr. pre audiofilov. High-end zosilňovač McIntosh MC275.
Tranzistory sú síce podstatne menšie, lacnejšie a majú nižšiu spotrebu, čo prispelo k ich rýchlemu masovému rozšíreniu, ale voči elektrónkam majú aj svoje nevýhody. Polovodičové zosilňovače majú väčšie nelineárne skreslenie ako elektrónkové a elektróny vo vákuu sa pohybujú rýchlejšie ako v polovodiči. To je tiež dôvodom, prečo aj dnes nájdeme elektrónky v najkvalitnejších zosilňovačoch a predzosilňovačoch pre audiofilov. Tranzistory sú tiež citlivé na zásah tvrdým ionizujúcim žiarením, no elektrónky s ním nemajú problém. Aj pre prípad nukleárneho konfliktu, alebo radiačného zamorenia stále existujú elektrónkové systémy v armáde.
No radiácia nie je len výsledkom vojenského šialenstva, alebo havárie jadrovej elektrárne, naopak, požehnané dávky žiarenia sa vyskytujú vo Vesmíre, hneď toť, za hranicou ionosféry. Dôverne sa s ňou poznajú kozmonauti, aj firmy prevádzkujúce komerčné družice. Extrémny zásah slnečného vetra môže byť pre polovodičové systémy na družiciach fatálny.
Takto si ich pamätáme. Nano-elektrónky však voľným okom ani neuvidíme
Vedci aj z tohto dôvodu pracujú na renesancii elektróniek, aj keď to už nebudú presne tie známe svietiace „lampičky“ v sklenených vákuových bankách. Výsledkom vývoja výskumníkov z NASA Ames Research Center je kríženec medzi tranzistorom a vákuovou elektrónkou s trochu komplikovaným odborným pomenovaním „gate insulated nanoscale vacuum channel transistor“.
Tieto „nano-elektrónky“ sú malé a lacné ako tranzistory, ale zároveň rýchle a odolné voči radiácii ako elektrónky. Vytvorené sú v kremíkovom substráte dotovanom fosforom ako mikroskopické dutinky. Každá takáto nano-dutina je z troch strán ohraničená elektródami – bázou, emitorom a kolektorom, pričom vzdialenosť medzi emitorom a kolektorom je len 150 nm. Zosilňovací efekt funguje podobne ako pri tranzistore, keď elektróny smerujú z emitora do kolektora a prúd je ovládaný bázou.
Ako povedal šéf výskumného týmu, Meyya Meyyappan, nové súčiastky by mali pracovať na frekvenciách až 10x vyšších ako kremíkové tranzistory, čo otvorí dvere k ovládnutiu terahertzového pásma. Už dnes zvládajú pracovať na frekvenci 0,46 THz (= 460 GHz).
Vec má však aj svoje úskalia. Na zopnutie do aktívneho stavu vyžaduje nová súčiastka napätie asi 10 voltov, kým moderným tranzistorom stačí 1 volt. Nanoelektrónky preto nebude možné priamo integrovať do súčasných elektronických obvodov. Napriek tomu ide o veľký objav na poli základného výskumu, možno jeden z najväčších za posledné desaťročia.
Znovuoživené elektrónky nám pomôžu ovládnuť elektromagnetické spektrum na rozmedzí rádiových vĺn a infračerveného žiarenia (terahertzové pásmo) a otvoria nové perspektívy pre technológie budúcnosti.
Foto: McIntosh, KVT-elektronika
