Katalog

TIKNOLOJİ Saçtan 1000 kez daha ince Transistörün kovduğu tüpler yepyeni bir kılıkta, bilgisayarlara, TV'lere girlyor. ÇevirL Anahid Hazaryan Vakum tüplerin dönüşü T eknolojinin geçersiz kıldığı vakum tüpler yeniden gündemde. Ancak bu kez, eski modelteri gibi büyük boyutlarda değil. Küçultülerek, tnsan saçından 100 kat daha İnce biçime sokulan vakum tüpler, kâğıt inceliğindeki silikon chipler uzerine yerleştirilecekler. Eski şekilleri, bilgisayar gibi karmaşık elektronik makineler için uygun bir yapıdan yoksundular. Bunlar pek çok sorun yaratryorlardı: Aşın enerji+ıarcryoriar, ısınıyorlar ve yanıyorlardı. 1947 yılında transistör teknok>)lk yasama girdi. Yapı bakımından vakum tupleri andırıyordu katot, anot ve akümülatör ızgarasının yerini verici, toplayıcı ve taban aldı ancak elektronlar vakum aracılığıyla değil, silikon ya da germanium gibi katı bir yarı lletken tarafından aktarılıyordu. Transistörle daha az enerji kullanıyordu. Tranısınıyordu; daha guvenilir, çabuk işleyen kuçük bir devre anahtarı niteliğindeydi. 6O'lı yılların başında tüm bu özelliklerinden etkilenen mühendisler transistörteri, yarı iletken bir chip ya da entegre bir devre üzerine yerleştirmeyi düşündüler. Katı silikon aracılığıyla hareket eden elektron sistemi zaman zaman gündeme gelmesine karşın, son 30 yıl içinde mikroelektronik devriminde yerini alamadı. Bunun başlıca nedeni, elektronlar devamlı titresen atomlar sıçrattıklanndan yarı iletken boyunca yumuşak hareketlerle yer değiştiremezler. Isı ya da radyasyon çoğalması sonucu bu atomların enerjisi bir nük leer reaktördeki gibi artınca iletme işlemi daha da güçleşir. Lavvrence LJvermore Laboratuvan'ndan mühendis Bill Orvis, silikon cihazlar ısındıklannda veya biraz radyasyon altında bulunduklannda durduklannı, radyasyon oranı artınca da bozulduklarını belirtiyor. Vikum Ise, radyasyondan etkilenmiyor. Daha da önemlisi, eiektronların hızı yarı iletken üzerindeki hareketlerinin 10100 katı olabiliyor. Transistörün eski vakum tüpünden daha süratli bir devre anahtarı olmasının tek nedeni boyutunun küçülmesiyle eiektronların kat edeceği uzaklığın azalması, (özellikle transistör, silikon bir chip üzerine yerleştirilmiş mikroskopik bir cihaz şekline bürününce bu etken, işlemi daha da kolaylaştırıyor). Bu olgu bilim adamlarına, vericiden toplayıcıya uzanan zincirin vakum olduğu, mikroskopik vakum tüpler üretme fikrini verdi. Vakum tüplerin eski ve yeni modellerinde elektronlar vericiden (katot) ayrılıp, zincir boyunca ilerleyerek toplayıcıya (anot) ulaşmak zorundadır. Hareket edebılmeleri için eiektronların, onları metalik yüzey üzerinde tutan güçleri yenmeleri gerekir. Es. ki model tüplerde elektronlar, katodun verdiği ısıyla enerji engelini asartar. Oysa mikrotuplerde elektronlar baska bir sistemle, engel boyunca bir tünel olufturarak hareket ediyor Tünel oluşumu, elektronun parçacık ve dalga yapılarıyla ilgili az enerjili mekanlkYeni mlkrotüplerde elektrik alanı, ince plramitlerin tepeslnden elektronlan çekiyor. Resimde görulenler, 2,5 cm'nln 10.000'de biri yüksekliğindeler ve aüikon tungsten maddesinden yaptlmışlardır. Bir gün bu tür bir sıra duz televlzyon ekranı Içlnde elektron kaynağı olarak yarar aağlayabllir. Vakumun özelllği Lee Oe Foreat tarafından 1906'da keafedHen trtyod vakurrt tüpünde (uç elektrodlu lamba) sıcak katottan (U şekllnde tllaman. tüpun tam ortasıda buiunduğundan resimde görulmuyor) aynlan etektronlann pozitif anota ulaşabllmek İçin (bir çift nlkel levha) çevreslndekl kontrol ızgarasından (zlkzak şeklinde iki nikel tel) geçmesi gerekir. Tabanı dışında tupun boyu 8.25 cm. Şlmdl kocaman vakum tüpler teknoloiiye ayak uydurdu ve "mlkrotup" olarak gert döndu. sel bir olgudur; gerçekte elektronlar, görünürde delinemez bir duvar boyunca dalga halinde bir duvar oluştururlar. Vericiye uygulanan elektrik alanı, vericiyle toplayıcı zinciri üzerinde akım sağlayarak elektronlan harekete geçirir. Tünel oluşumu, elektronun parçacık ve dalga yapılarıyla ilgili az enerjili mekaniksel bir olgudur; gerçekte elektronlar görünürde delinemez bir duvar boyunca dalga halinde bir duvar oluştururlar. vericiye uygulanan elektronik alanı, vericiyle toplayıcı zinciri üzerinde akım sağlayarak elektronlan harekete geçirir. Bu alan oldukça geniştir çünkü vericiyle, pozitif yüklü kontrol elektrodu arasında santimetre başına 10 milyon volt gerekmektedir. Voltajı belli bir düzeyde tutturabilmek için verici ve kontrol elektrodunun birbirleriyle olan uzaklığı çok az, mikrometrenin yarısı olmalıdır. Son 20 yılda kaydedilen mikroelektronik üretim yöntemlerindeki önemli gelişmeler sonucu, bu boyuttaki unsurlar kolaylıkla silikon chiplerinin yüzeyine yerleştirilmektedir. Splndt'in ürettiği ve günümüzde pek çok arastırmacının kullandığı cihazda vericiler, 110 mikrometre yükaekllğlnde ve birbirlerinden üçer mikrometre arayla aynlan molibdenum piramitleri ya da konilerdir. Molibdenumdan yapılan piramit tepeleri, kontrol elektrodunun içinde bir delik şeklindedir. iletim işleminingüçlülüğü, tepenin keskinliğine bağlıdır. Kontrol elektrodu elektrik alanının başlıklanyla delinen elektronlar, elektrot ve altın ya da bakır levhadan yapılmış toplayıcı boyunca ilerler. Eiektronların vericiden toplayıcıya geçme süresi, elektronik cihazın çalışma süratiyle bağlantılıdır; bundan dolayı mikro tüp, en ufak transistörden çok daha hızlıdır. Ancak pratikte bu teknolojinin bazı noksanlıkları göze çarpmaktadır. 110 mikrometre Amoco Technology'den Heinz Busta'ya göre en önemli sorun guvenilir bir verici baslığı üretmek. "Gerekli alan çok büyük olduğundan her an felaketle karşı karşıyasınız" diyor kendisi. Elektronlar yüksek bir ivmeyle toplayıcıya çarptıklarında yüzeydeki atomları yerlerinden çıkartabilirier ve bu atomlar da hızla vericiye vurarak daha çok elektronun hareketlenmesine yol açarlar. Şu anda mlkrotüpler pek çok alana uygulanabiliyor. Hızlı işleyen devre anahtarları bilgisayarların küçülmesini ve daha hızlanmasını sağlayabilir. Bazı bilim adamları, mikrotüplerın çetin koşullar altında da işlemesi için çalışıyor. örneğin jeologlar, dünya kabuğunun derinliklerindeki çukurları incelemek için vakum cihazlardan yarartanabilirler; deliklerdeki yüksek ısı bilinen elektronik aletleri etkisizleştirebilir. Ayrıca mikrotüpler, jetlerin ya da nükleer reaktörlerin iç performansını arttırmak üzere de kullanılabilirler. Ancak günlük yaşamı etkileyecek en önemli uygulama, vakum mlkroelektronlğlnln televlzyon ve bilgisayar ekranlarına yerleştirllmesl olacaktır. Sıradan bir katotışın tüpünde resim, öne ve arkaya doğru yayılan tek elektron ışınıyla oluşmaktadır. Bu ışın, tüm ekranı bir saniyede 60 kez dolaşmak zorunda olduğundan, resmin herhangi bir karesi üzerinde çok fazla duramaz; bundan dolayı, parlaklık ve netlik sınırlı ölçüde gerçekleşebilir. TV için umut Spindt'in belirttiği gibi gelecekteki televizyon, dar bir ekrana sahip olacaktır. Ekran, tüm mikrotüplerın toplayıcısı olabilir ve resmin her karesi tam arkasına yerleştirilmiş kendine ait vericiyle aydınlanabilir. Film kareleri, mikroskopik vericiler kadar birbirlerine yakın olduklarından şimdikinden çok daha net ve parlak bir görüntü oluşacaktır. (Dlscover) 19