Hablemos sobre los transistores inversos y cómo gracias a los avances de la tecnología, van reinventando nuestra electrónica. El mundo de la electrónica parece abocado a experimentar un cambio con una envergadura equiparable a la del que se produjo hace algo más de setenta años. Esto cuando los transistores irrumpieron para poner fin al reinado de las válvulas de vacío.
A los fabricantes de semiconductores cada vez les cuesta más continuar mejorando su tecnología de fabricación porque cada paso que dan les acerca más al límite físico impuesto por el silicio. Pero, afortunadamente, parece que estamos rozando con la punta de los dedos la solución a este problema.
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Los transistores inversos como circuitos electrónicos que modificarán nuestro futuro
Sungsik Lee, un profesor de ingeniería electrónica de la Universidad Nacional de Pusan, en Corea del Sur. Y también antiguo investigador de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, ha publicado una investigación en la que describe en el plano teórico un nuevo tipo de dispositivo electrónico capaz de llevar a cabo la función inversa de un transistor.
Pero lo realmente interesante es que en su estudio defiende que estos «transistores inversos» nos permitirán fabricar circuitos integrados más simples, más rápidos y con un consumo inferior. Por lo que se postula como la tecnología que podría evitar el estancamiento de los semiconductores. Tanto es así que en su artículo, que ha sido publicado en el diario de IEEE y ha tenido eco en la revista del MIT y el repositorio de la Universidad de Cornell (Estados Unidos). Lee habla de un «nuevo paradigma» del mundo de la electrónica con los transistores inversos.
¿Qué es un transistor inverso y qué nos promete esta tecnología?
Antes de que veamos qué son los transistores inversos. Pues nos viene bien repasar qué es un transistor convencional. Actualmente podemos encontrar estos diminutos elementos en prácticamente cualquier circuito integrado que podamos imaginar. Desde microprocesadores, amplificadores de potencia, conmutadores, rectificadores, osciladores… Y esto en la práctica significa que residen dentro de nuestros ordenadores, smartphones, tabletas, equipos de música, televisores, radios, coches, equipamiento médico y un sinfín de dispositivos más.
La historia de los transistores inversos
Aunque sus precursores son aún más antiguos, los primeros transistores tal y como los conocemos actualmente fueron inventados en 1947 por John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain, tres físicos de los Laboratorios Bell. Una forma sencilla de definir un transistor nos invita a describirlo como un dispositivo electrónico semiconductor que es capaz de responder a una señal de entrada entregándonos una salida determinada. Un amplificador electrónico, por ejemplo, incrementará en su salida la potencia, la tensión o la corriente de la señal que coloquemos en su entrada, recurriendo, eso sí, a una fuente de alimentación externa.
Los primeros transistores fueron inventados en 1947 por John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain. Ellos fueron tres físicos de los Laboratorios Bell
Existen varios tipos de transistores (bipolares, de contacto puntual, de efecto campo, uniunión, de electrón único, fototransistores, electroquímicos orgánicos, etc.). Nos basta conocer dos datos más acerca de los transistores. Por un lado, que son elementos activos dentro de los circuitos integrados. Y, además, que los que nos han permitido alcanzar el nivel de integración que utilizan las técnicas litográficas actuales son los de efecto campo (FET).
Elementos destacados en un circuito electrónico
A diferencia de los condensadores, las bobinas o las resistencias, que son elementos pasivos, los transistores son componentes activos de un circuito porque o bien ejercen una función de control sobre su comportamiento, o bien introducen una determinada ganancia debido a que actúan de forma no lineal. Esto significa que la relación entre la tensión aplicada y la corriente que demanda el circuito no puede expresarse recurriendo a un valor constante. Lo que introduce una complejidad que no está presente en los sistemas lineales.
Sin embargo, el comportamiento de los condensadores, las resistencias y las bobinas, que, como hemos visto, son elementos pasivos en un circuito eléctrico, está claramente delimitado y es lineal. Además, facilitan la conexión de los componentes activos y hacen posible la transferencia de la señal eléctrica mediante el almacenamiento en campos magnéticos o eléctricos, o por medio de la disipación de la energía eléctrica.
Los condensadores, las bobinas y las resistencias son elementos pasivos de un circuito eléctrico. Mientras que los transistores son elementos activos
Los transistores de Efecto Campo
Por otra parte, de los transistores de efecto campo (FET) nos interesa saber, sin entrar en detalles complejos, que utilizan el campo eléctrico para dejar pasar o no la corriente por un canal que transporta un solo tipo de carga eléctrica. Este tipo de transistores es el que ha hecho posibles los circuitos integrados que utilizamos actualmente en nuestros sistemas digitales.
Durante las últimas décadas muchos investigadores se han esforzado para estudiar las características de los elementos pasivos de los circuitos eléctricos con la intención de averiguar si existen otros componentes con diferentes propiedades que puedan reemplazarlos o complementarlos. Sungsik Lee, sin embargo, ha acometido una tarea similar, pero con los componentes activos. Con los transistores. Y el resultado de su investigación son los ‘trancitores’.
La palabra ‘transistor’ describe con bastante precisión qué es lo que hace uno de estos elementos: toma una señal de entrada y transporta o no corriente en la salida. Podemos imaginarlo como algo parecido a una resistencia con capacidad variable. De hecho, la palabra ‘transistor’ procede de los términos en inglés transfer (transferencia) y resistor (resistencia). Lo que Lee ha descrito es un dispositivo con unas características similares a las de los transistores. Pero, a diferencia de estos, capaz de tomar una señal de entrada y transportar o no voltaje en la salida. Es algo similar a un hipotético condensador con una capacidad de acumulación de energía variable.
Los ‘trancitores’ aún no están listos: este es el reto que tenemos que resolver
Por el momento todo lo que propone Sungsik Lee en su investigación queda circunscrito al ámbito teórico. Y es difícil prever cuándo conseguiremos fabricar los primeros ‘trancitores’. El motivo es bastante contundente. Sabemos cómo deberían funcionar y cuáles serán sus propiedades. También sabemos qué efecto tendría su introducción en los circuitos integrados que diseñamos y fabricamos actualmente. Pero aún no sabemos cómo podemos obtenerlos.
Lee propone la posibilidad de fabricar los ‘trancitores’ aprovechando el perfectamente conocido «efecto Hall». Ya que este es un fenómeno que provoca la generación de un campo eléctrico en el interior de un conductor por el que circula una corriente cuando está sometido a un campo magnético en dirección perpendicular al movimiento de las cargas. Pero hay un problema que todavía no ha sido resuelto. Los científicos no saben cómo aprovechar este efecto en los circuitos CMOS a escala nanométrica.
Este es el reto que es necesario resolver para que la tecnología que propone Lee en su investigación llegue a buen puerto. Si queréis conocer lo que defiende este investigador con más detalle y el inglés no os intimida. Es evidente que queda mucho por hacer. Pero al menos tener opciones con un fundamento sólido nos permite entrever el futuro de la electrónica digital con cierto optimismo.
Fuente: xataka.com
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