晶體管是一個非常微小的組件,通過是否向控制電極施加電壓,可以實現允許或者阻止電流的流動,這就是構建內存存儲和邏輯電路底層原理。因此,晶體管也被稱為現代電子設備的細胞。
不同材料制作的晶體管,電荷傳輸的方式就會不同。目前,世界上最靈活的晶體管是用鍺材料生產的,暫且稱它為自適應晶體管。鍺晶體管可以根據需要執行的不同邏輯任務,在瞬間完成切換。
鍺晶體管的構造是由一根極細的鍺線將兩個電極連接起來,再通過非常潔凈和特殊的界面把鍺線連接到兩側的金屬上。在這段鍺線上,像傳統晶體管一樣,設置了一個柵電極。最關鍵的地方在于,鍺晶體管還在鍺與金屬之間的空間,配置了一個控制電極。通過這個控制電極,可以實現對晶體管的動態編程。
由于鍺具有非常獨特的電子結構,通過在這種結構中加入鍺材料,可以實現對電子和空穴的單獨控制。在施加電壓的初期,會像通常情況那樣產生逐漸增加的電流。繼續增加電壓到達到一個閾值,電流會不再增加,反而減小。這個現象被稱為負微分電阻。
在控制電極的幫助下,可以實現對閾值電壓的控制和調整,進而實現鍺晶體管的切換。這樣就極大提高了晶體管的自由度,我們可以根據具體的需要,隨時對晶體管進行調控,比如,或非門切換成與非門。
傳統晶體管的性能已經影響到了電子產品的智能化水平。傳統的晶體管只有非?;镜墓δ?,而智能化就是靠這些晶體管的相互連接完成的。如果能夠提升單個晶體管的性能,電子產品的智能化水平將會指數級提高。如果采用新型鍺晶體管,以前需要160個晶體管才能完成的計算,現在只需要24個,整個電路的能效和速度都能提高數倍。
不過,要想使用鍺晶體管,還需要對芯片上的電路做有針對性的修改。修改電路完成匹配之后,將可以實現多邏輯值控制,就可以進行更多中狀態處理。