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Consumi energetici: potrebbero essere i transistori TFET la soluzione?

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Consumi energetici: L'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ed IBM hanno annunciato un'importante ricerca per migliorare l'efficienza energetica dei dispositivi elettronici di uso quotidiano. Il problema dei consumi è più che mai attuale e non bisogna sottovalutarlo. L'IEA (International Energy Agency) ha stimato che il 15% dell'energia è consumata dall'elettronica consumer e questo dato è destinato a raddoppiarsi nel 2022 e triplicarsi nel 2030. É fondamentale dunque concentrare gli sforzi nel ridurre i consumi ed una possibile soluzione consisterebbe nell'utilizzare transistori TFET (Tunnel field effect transistor).

Cosa sono i transistori TFET

I transistori TFET sono chiaramente transistori ad effetto di campo con particolari caratteristiche che permettono loro di ottenere tempi di commutazione e consumo di potenza ridotti. Il principio su cui si basano è per l'appunto l'effetto tunnel. Questo fenomeno fisico si presenta all'interfaccia di una giunzione (ad esempio per i GNR TFET la giunzione è semiconduttore-grafene) e permette il passaggio di elettroni con una certa percentuale attraverso un'alta barriera di potenziale, anche se questo potrebbe sembrare fisicamente impossibile. La percentuale degli elettroni che attraversano la barriera dipende dall'altezza della barriera ma soprattutto dalla sua larghezza. Sfruttando questo fenomeno si ottengono dispositivi con caratteristiche che permettono la transizione dalla saturazione all'interdizione con pochi volt; in particolare in alcuni dispositivi è sufficiente una tensione al gate di 0,1V per passare da una corrente in interdizione di 26pA a una corrente in saturazione di 800μA ben sette ordini di grandezza più grande (i risultati fanno riferimento ad un GNR TFET ma rendono l'idea).

Gli obbiettivi della ricerca

I ricercatori hanno come obbiettivo quello di ridurre al minimo i consumi attraverso la realizzazione di TFET che utilizzino canali in nanotubi ('semiconducting nanowires') ovvero strutture cilindriche con diametri di dimensioni nanometriche. Si cercherà di produrre i cosidetti transistor 'steep slope', transistori in cui la caratteristica permetta la transizione dallo stato di OFF ad ON attraverso una piccola tensione al gate. Nell'ambito dei consumi si cercherà di ottenere circutii integrati con tensioni di funzionamento al di sotto di 0,5V. Altro importante obbiettivo è quello di ridurre le correnti sottosoglia al minimo in modo che non venga dissipata energia anche quando il transistor e nello stato di OFF. A questo proposito riporto un frase dell Prof. M. Adrian Ionescu, Nanolab, Ecole Polytechnique Fédérale di Lausanne, che coordina il progetto: "Il nostro obiettivo è condividere questa ricerca per consentire ai produttori di realizzare un computer che utilizzi una quantità di energia trascurabile quando è in modalità sleep, quello che noi chiamiamo il PC zerowatt".

Conclusioni

Questo progetto sicuramente porterà ad un passo avanti nel risparmio energetico soprattutto nell'elettronica consumer, sempre più indispensabile nella vita di tutti i giorni. Ci troviamo in un periodo storico in cui le fonti energetiche scarseggiano ed è fondamentale trovare soluzioni che permettano di consumare meno e migliorare l'efficienza. Infine è importante notare come sia sempre la nanotecnologia a fare da padrona nelle nuove tecnologie permettendoci di costruire dispositivi sempre più piccoli ed efficienti.

Repost: 9 Nov 2010

 

 

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