Перспективи ЕВЛ

Колись, хоча й нещодавно, роках так у сімдесятих минулого століття, електронна вакуумна лампа (ЕВЛ) була потрібна скрізь. У електротехнічній, радіопромисловості, у літакобудуванні, у створенні будь-яких вимірювальних приладів, у військовій та цивільній сферах. ЕВЛ використовувалися як підсилювачі, генератори, електронні комутатори. На початку ХХ століття цей необхідний скрізь прилад, був замінений транзисторами. Вони виконували ті самі функції, що й лампи, але були значно меншими за розмірами, і їхнє виробництво було не таким трудомістким, а значить і собівартість транзистора нижча, ніж лампи. Але все-таки з транзисторами існують деякі проблеми, яких не було при використанні ЕВЛ.

Назад в майбутнє

Вчені вирішили поєднати транзистор і електронну вакуумну лампу, створити якийсь гібрид — нанорозмірних ЕВЛ, яка надалі дозволить створювати швидкі, надійні комп’ютери та іншу техніку майбутнього. Ближче всіх до створення унікальної лампи підійшли вчені НАSA, які розробили технологію виготовлення електронних радіоламп супер малого розміру, в яких поєднувалися функції вакуумної лампи та кремнієвого транзистора.

Щоб створити мініатюрну електронну лампу, була використана традиційна технологія виготовлення транзисторів — фотолітографія. При цьому в кремнії створюється порожнина невеликого розміру, на дні її розташований емітер, або катод, який випромінює електрони, колектор, або анод (збирає електрони). Нагорі знаходиться база, власне кажучи, яка і керує плином струму. Новий прилад працює за таким же принципом, як і класична ЕВЛ.

Переваги цих ламп

Нині все ще існують пристрої, в яких використовуються електричні вакуумні лампи. Наприклад, високоякісні акустичні системи містять ЕВЛ, тому як навіть найкращий польовий транзистор не зможе створити настільки чистий і сильний звук, як це роблять лампи. А відбувається це завдяки електронам, які знаходяться в вакуумі, які, не маючи опору, можуть переміщатися з високою швидкістю. Такий ефект неможливий, коли електрони рухаються через твердий напівпровідниковий кристал.

В роботі електронні лампи також набагато надійніше, ніж транзистори, які швидко виходять з ладу при несприятливих умовах. Так, транзистори дуже чутливі до радіації та випромінювання, в умовах космосу — це може стати смертельним фактором. На лампу ж ні радіація, ні випромінювання практично не діє.

Виробництво нано вакуумних приладів

Створення електронних вакуумних ламп, які б за розмірами могли зрівнятися з сучасними кремнієвими транзисторами, справа проблематична, особливо, для масового виробництва.

Виробництво індивідуальної вакуумної камери нано розміру є складним, дуже дорогим процесом, який застосовується на сьогодні виключно в особливих випадках.

Американські інженери розв’язали проблему виробництва нано ламп. Дослідним шляхом, вони з’ясували, що зменшуючи розміри ламп до деякого, визначеної малої межі, зміст вакууму в лампі вже не є необхідним. ЕВЛ нано розміру з ниткою розжарювання та одним електродом можна створити розміром всього лише в 150 Н/метрів. Проміжок між електродами надзвичайно малий, а значить, що і повітря не заважає роботі лампи, бо зіткнення електрона і молекули повітря практично неможливо.

За оцінками вчених, такий прилад може працювати при частоті 0.46 терагерц, що практично в десять разів перевищує можливості найбільш сучасних і швидкісних транзисторів.

Звичайно ж, поки ще нанолампи є концептом, але ж наука і техніка розвивається настільки швидкими темпами, що буде зовсім не дивно, якщо незабаром таку деталь почнуть застосовувати повсюдно в радіоапаратурі. Але, швидше за все, перші нано ЕВЛ будуть встановлюватися на військовому, космічному устаткуванні.