Перспективы ЭВЛ

Когда-то, хотя и не так давно, годах этак в семидесятых прошлого столетия, электронная вакуумная лампа была востребована везде в электротехнической, радиопромышленности, в самолето- и ракетостроении, в создании любых измерительных приборов, в военной и гражданской сферах. ЭВЛ использовались как усилители, генераторы, электронные коммутаторы. В начале нашего века этот нужный везде прибор, был заменен транзисторами, которые выполняли те же самые функции, что и лампы, но были значительно меньше по размерам, и их производство было не столь трудоемким, а значит и себестоимость транзистора ниже, чем лампы. Но все-таки, с транзисторами существуют некоторые проблемы, которых не было при использовании ЭВЛ.

Назад в будущее

Ученые решили совместить транзистор и электронную вакуумную лампу, создать некий гибрид – наноразмерную ЭВЛ, которая в дальнейшем позволит создавать более быстрые, надежные компьютеры и другую технику будущего. Ближе всех к созданию уникальной лампы подошли ученые НАSA, разработавшие технологию изготовления электронных радиоламп супермалого размера, в которых сочетались функции вакуумной лампы и кремниевого транзистора.

Для того чтобы создать миниатюрную электронную лампу была использована традиционная технология изготовления транзисторов – фотолитография. При этом в кремнии создается полость небольшого размера, на дне ее расположен эммитер, или катод, который излучает электроны, коллектор, или анод, который собирает электроны. Наверху находится база, собственно говоря, и управляющая течением тока. Новый прибор работает по такому же принципу, как и классическая ЭВЛ.

Преимущества этих ламп

В настоящее время все еще существуют устройства, в которых используются электрические вакуумные лампы. Например, высококачественные акустические системы содержат ЭВЛ, потому как даже самый лучший полевой транзистор не сможет создать столь чистый и сильный звук, как это делают лампы. А происходит это благодаря электронам, находящимся в вакууме, которые, не имея сопротивления, могут перемещаться с высокой скоростью. Такой эффект невозможен, когда электроны движутся через твердый полупроводниковый кристалл.

В работе электронные лампы также намного надежнее, чем транзисторы, которые быстро выходят из строя при неблагоприятных условиях. Так, транзисторы очень чувствительны к радиации и излучению, в условиях космоса – это может стать смертельным фактором. На лампу же ни радиация, ни излучение практически не действует.

Производство нано вакуумных приборов

Создание электронных вакуумных ламп, которые бы по размерам могли сравниться с современными кремниевыми транзисторами, дело проблематичное, особенно, для массового производства.

Производство индивидуальной вакуумной камеры нано размера является сложнейшим, очень дорогим процессом, который применяется на сегодняшний день исключительно в особых случаях.

Американские инженеры решили проблему производства нано ламп. Опытным путем, они выяснили, что уменьшая размеры ламп до некоторого, определенного малого предела, содержание вакуума в лампе уже не является необходимым. ЭВЛ нано размера с нитью накаливания и одним электродом можно создать размером всего лишь в 150 Нметров. Промежуток между электродами чрезвычайно мал, а значит, что и воздух не мешает работе лампы, так как столкновение электрона и молекулы воздуха практически невозможно.

По оценкам ученых, такой прибор может работать при частоте 0.46 терагерц, что практически в десять раз превышает возможности наиболее современных и скоростных транзисторов.

Конечно же, пока еще нанолампы являются концептом, но ведь наука и техника развивается столь быстрыми темпами, что будет совсем неудивительно, если в скором времени такую деталь начнут применять повсеместно в радиоаппаратуре. Но, скорее всего, первые нано ЭВЛ будут устанавливаться на военном, космическом оборудовании.