Vuurvaste gadgets
- Zoom
- Foto met een elektronenmicroscoop van de vuurvaste microschakelaar. Het T-stuk in het midden kan links of rechts bewegen, en legt ofwel contact tussen Vdd en Output, ofwel tussen Vss en Output. Het plaatje boven is ongeveer zo breed als een menselijke haar. Het kadertje rechtsboven - ongeveer ter grootte van een bacterie - is hieronder uitvergroot.
Elektronica bij 500 graden werkt met mechanische schakelaars
De markt voor mobieltjes en MP3-spelers die je kunt meebakken in de frituurpan is misschien klein, maar er is wel degelijk behoefte aan elektronica die in het binnenste van auto- en vliegtuigmotoren kan functioneren, of in zeer diepe boorgaten.Door direct in het hete gedeelte van een motor metingen te doen, kunnen de prestaties en het rendement verder verbeterd worden.
Drie onderzoekers van Case Western Reserve University in de VS presenteren deze week in Science een van siliciumcarbide gemaakt, elektromechanisch microschakelaartje. Deze vervanger van de transistor, met afmetingen in de orde van 0,001 millimeter, blijft functioneren bij temperaturen tot 500 graden Celsius en haalt een schakelsnelheid tot 1 Gigahertz. Met dit basiselement zijn alle elektronische schakelingen te bouwen.
Het vuurvaste element is weliswaar een stuk groter en iets trager dan de basiselementen in chips die tegenwoordig in computers en allerlei gadgets zitten, maar het is kleiner dan de huidige, tot 300 graden temperatuurbestendige schakelingen van silicium, die bovendien een lagere schakelsnelheid hebben. Boven 300 graden valt van silicium helemaal geen elektronica meer te maken, omdat de elektrische eigenschappen drastisch veranderen.
Siliciumcarbide is een keihard, zeer hittebestendig materiaal waarvan Te-Hao Leem, Swarup Bhunia en Mehran Mehregany met aan de chipsfabricage ontleende technieken minuscule beweegbare armpjes en contactpunten maakten. In plaats van stroompjes te sturen met behulp van andere stroompjes door een halfgeleider – het principe van de transistor - gaan in de vuurvaste chip stroompjes wel of niet lopen al naar gelang de beweegbare armpjes contact maken of niet. Om te schakelen, is een spanning van een paar volt op een van de contactpunten nodig. Het armpje verbuigt dan tegen de eigen veerkracht in naar het contactpunt door elektrostatische aantrekkingskracht. Afgezien van het formaat, is het eigenlijk een terugkeer naar 19e eeuwse, elektromechanische ontwerpprincipes, zoals in de telegraaf en de grammofoon.
'Electromechanical computing at 500 degrees Celsius with SiliconCarbide', Science, 10 september.
Arnout Jaspers
