نظریه جدیدی طرح واره‌ای از ولتاژ، جریان و پتانسیل الکتریکی درون ترانزیستورهای عمودی، به عنوان ادواتی پیشرفته، را ارائه می‌دهد.

ادوات الکترونیکی مدرن شامل میلیون‌ها تزانزیستور تخت بر روی یک سطح تراشه و عمدتا مسطح هستند. به دنبال ادواتی با عملکرد بهتر، محققین در حال تحقیق به روی ساختارهای سه بعدی مانند ترانزیستورهای عمودی هستند. مزیت این نوع از ترانزیستورها مصرف توان کم، جریان نشتی کمتر به زیرلایه و سازگاری بهتری با ادولت الکترونیک انعطاف پذیر است. توسعه ترانزیستورهای عمودی (ایستاده) اگرچه، نیازمند دانش نظری است که نحوه عمکلرد این ترانزیستورها را درون مدار توصیف کند. اکنون، Chuan Liu و همکارانش از دانشگاه Sun Yat-sen چین، نظریه جدیدی را ارائه داده‌اند که به کمک آن می‌توان به فرمول بندی لازم و نمایش طرح واره ای از این دسته از ادوات رسید.

طراحی یک مدار که بر مبنای ترانزیستورهای متداول قرار دارد ساده به نظر می‌رسد. مهندسی ادوات در این حالت به کمک طرح واره ای ساده که رفتار قطعه بدون در نظر گرفتن جزئیات میکروسکوپی را شامل می‌شود انجام می‌گیرد. چنین ابزارهایی در مورد ترانزیستورهای عمودی قابل استفاده نیست چرا که شارش جریان از طریق کانال‌های ساخته شده از نانوتیوب‌ها و نانولوله هاست. در این حالت هر ترانزیستور خاص می‌بایست از طریق شبیه سازی های پییچده سه بعدی مدل شود.

Liu و همکارانش از طریق توسعه یک نظریه که به محاسبه توزیع پتانسیل الکتروستاتیکی در قطعه می‌پردازد این گپ را پر کرده‌اند. در این نظریه، خطوطی که بیانگر قدرت پتانسیل الکتریکی است همانند رشته‌های ثابتی عمل می‌کنند که با اعمال ولتاژ به الکترود کشیده می‌شوند و در نتیجه باعث کنترل شارش جریان درون آنها می‌شود. به کمک این تئوری، این تیم فرمولاسیونی را بدست آوردند که جریان درون ترانزیستورهای عمودی را به ولتاژ مربوط می‌کند. در مرحله بعد آنها به کمک این روابط به خلق طرحی پرداختند که عملکرد انواع مختلف ترانزیستورهای عمودی را توصیف می‌کند.

این پژوهش در Physical Review Applied چاپ شده است.

منبع: Picturing How Vertical Transistors Work