Diseñan transistores «comprimibles» para reducir el consumo de energía

¿Alguna vez te has preguntado por qué la batería de un smartphone dura tan poco? ¿Cómo es posible que con la que está cayendo aún no hayamos logrado una solución? La respuesta está en que casi toda la tecnología digital de hoy día está constituida por transistores, que por así decirlo son los ladrillos del mundo electrónico.

Y lo cierto es que los transistores no son muy eficientes desde el punto de vista energético…

Tom van Hemert y Ray Hueting, del Instituto de Nanotecnología de la Universidad de Twente, han diseñado una solución que podría reducir las pérdidas de corriente «comprimiendo» los transistores con un material piezoeléctrico.

Los materiales piezoeléctricos sufren una deformación mecánica, comprimiéndose o expandiéndose, en función de la carga eléctrica aplicada. La compresión del silicio afecta a la movilidad de los electrones, multiplicando o restringiendo el flujo de corriente, tal y como ocurriría al pisar una manguera de jardín.

En los microchips actuales, cada transistor se expone continuamente a enormes presiones (hasta 10.000 atmóferas). Esta presión se establece durante el proceso de fabricación con el objetivo de multiplicar la potencia del dispositivo. Por desgracia, también lo hacen las fugas de corriente…

El uso del material piezoeléctrico permitiría ejercer la presión únicamente cuando fuera necesaria. ¿Os hacéis una idea del ahorro potencial en términos de consumo energético?

Para llevar esta solución a la realidad, Tom y Ray han tenido que hacer malabares con las teorías de deformación mecánica y las fórmulas de mecánica cuántica para describir el comportamiento eléctrico de los transistores.

Los resultados muestran que los transistores tipo «manguera de jardín» son mucho mejores que los transitores convencionales durante la conmutación OFF-ON.

De acuerdo con el límite teórico, se precisa de una carga de al menos 60 mV para que un transistor conduzca 10 veces más electricidad. El transistor piezoeléctrico sólo usaría 50 mV. Esto se traduce en un incremento del desempeño de los microprocesadores y, aún más importante, reduciendo el consumo de energía.

Vía Science Daily (en inglés).