ترانزیستور نوری چیست؟

امتیاز کاربران

ستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعال
 

ترانزیستور از عناصری به نام نیمه هادی مانند سیلیکون و ژرمانیوم ساخته می شود نیمه هادی ها جریان الکتریسیته را نسبتا خوب اما نه به اندازه ای خوب که رسانا خوانده شوند مانند مس و آلومنیوم و تقریبا بد اما نه به اندازه ای که عایق نامگذاری شوند مانند شیشه هدایت می کنند به همین دلیل به آنها نیمه هادی می گویند.عمل جادویی که ترانزیستور می تواند انجام دهد اینست که می تواند مقدار هادی بودن خود را تغییر دهد .

هنگامی که لازم است یک هادی باشد می تواند هدایت خوبی دشته باشد و هنگامی که لازم است تا به عنوان عایق عمل کند جریان بسیار کمی را از خود عبور می دهد که می توان آن را ناچیز شمرد.

 

 

ترانزیستور نوری نوعی از ترانزیستور است که در آن اتصال بیس-امیتر در محفظه ی در پوشیده قرار ندارد و این اتصال می تواند تحت تاثیر نور محیط قرار گیرد.اتصال بین بیس و امیتر مانند یک دیود نوری عمل می کند و جریان در این اتصال با عمل معمولی تقویت کنندگی ترانزیستور تقویت می شود ودر نتیجه جریان کلکتور بسیار بزرگتری معمولا 100 برابر بزرگتراز جریان خروجی دیود نوری در خروجی ترانزیستور نوری به دست می آید.

جریمه ای که در مقابل افزایش قابل توجه حساسیت بایستی پرداخت شود افزایش پاسخ است، که به جای نانوثانیه اکنون در حد میکرو ثانیه است، به طوری که باعث میشود قطعه برای آشکار سازی پرتوهای نوری مدوله شده با سیگنالهای فرکانس بالا مناسب نباشد.

امروزه ترانزیستورهای نوری به صورت محدود مورد استفاده قرار میگیرد زیرا ساخت تراشه هایی که شامل دیود نوری بوده و سیگنال حاصل از آن در همان تراشه تقویت شود و ضمنا پاسخ زمانی قطعه هم در حد مطلوب باقی بماند ترانزیستور نوری هنوز هم همراه به قطعه منتشر کننده فرو سرخ در مواردی مانند خواندن نوار سوراخ شده،آشکار ساز انتهای نوار،شمارندی اشیای عبورداده شده از یک نقطه و کلیدهای حدی مورد استفاده قرار می گیرند.


 

در تحقيقي که در مجله Nano Letters توسط فيزيکدانان دانشکده ي نانوفوتونيک و فرامواد دانشگاه ITMO (سن پترزبورگ، روسيه) منتشر شده امکان طراحي يک ترانزيستور آنالوگ نوري با استفاده از نانوذره سيليکون واحد تشريح شده است. از آنجا که ترانزيستور از اساسي ترين اجزاي مدارهاي محاسباتي است، نتايج اين مطالعه اهميت حياتي براي توسعه کامپيوتر نوري دارد. چرا که در اين نسل از کامپيوترها، ترانزيستور بايد بسيار کوچک و فوق سريع باشد.

عملکرد کامپيوتر هاي مدرن، که در آنها الکترون حامل سيگنال است، تا حدود زيادي به دليل زمان مورد نياز براي تريگر(تحريک اوليه) ترانزيستور(معمولا بين 0.1 تا 1 نانوثانيه) محدود شده است. اين در حالي است که در نسل بعدي کامپيوترهاي نوري، که در آنها فوتون ها حامل سيگنال موثر هستند، مقدار اطلاعات منتقل شده از ترانزيستور در هر ثانيه به شدت افزايش مي يابد. به همين دليل، مساله ساخت يک ترانزيستور تمام نوري فشرده و فوق سريع مطرح مي شود که در زمينه توسعه محاسبات نوري مفيد واقع شود. با استفاده از چنين نانو ابزاري دانشمندان، قادر به کنترل انتشار پرتو سيگنال هاي نوري با استفاده از پرتو کنترلي خارجي در عرض چند پيکوثانيه مي شوند.

در اين مطالعه، محققان با طرح رويکردي کاملا جديد در طراحي اين ترانزيستور نوري و تنها با استفاده از يک نانوذره سيليکون يک نمونه اوليه از اين ترانزيستورها را ساختند. دانشمندان دريافتند که مي توانند با تابش يک پالس ليزر شديد و بسيار کوتاه، به طور چشمگيري خواص نانوذرات سیلیکون را تغيير دهند. بنابراين ليزر به عنوان يک پرتو کنترلي عمل مي کند که با تحريک اپتيکي پلاسماي چگال، ضريب گذردهي دي- الکتريک سیلیکون را براي چندپيکوثانيه تغيير مي دهد.

بنابر گفته ي سرگئي ماکاروف، نويسنده ارشد اين مقاله و محقق ارشد در دانشکده ي نانو فوتونيک و فرا مواد " به طور کلي، محققان در اين زمينه بر روي طراحي ترانزيستور تمام نوري در مقياس نانو با استفاده از کنترل جذب نانو ذرات متمرکز شده اند که در اصل، به طور کامل منطقي است. در وضعيت جذب بالا، سيگنال نور بوسيله ي نانوذرات جذب مي شود و نمي تواند عبور کند؛ در حاليکه در خارج از اين وضعيت نور مي تواند از نانوذرات عبور کند و انتشار يابد. اگرچه اين روش منجر به نتيجه قطعي نشد."

" ايده ما از اين جهت متفاوت است که به جاي کنترل خواص جذب نانوذرات، نمودارپراکندگي آن را کنترل مي کنيم. شايد بهتر باشد بگوييم اين نانوذره به طور معمول تقريبا تمام نور تابشي را رو به عقب پراکنده مي کند، اما زماني که ما آن را تحت تشعشع يک پالس کنترلي قرار مي دهيم، مجددا شکل گيري شده و رو به جلو پراکنده مي شود."

انتخاب سیلیکون به عنوان يک ماده براي ترانزيستور نوري اتفاقي نبود. براي ساخت يک ترانزيستور نوري به مواد ارزان قيمت نياز داريم که پاسخگوي توليد انبوه باشد و در عين حال قادر به تغيير خواص اپتيکي خود در چند پيکوثانيه ( در رژيم پلاسماي چگال الکترون-حفره) بدون گرم شدن بيش از حد باشد.