Nieuwe technologie laat toestellen jaren werken zonder batterij
Ingenieurs van de University of Cambridge hebben een nieuwe vorm van transistor ontwikkeld die ervoor kan zorgen dat toestellen jaren blijven werken zonder dat hiervoor een batterij nodig is. De transistor is uitermate geschikt voor het Internet of Things. Bij deze toestellen is de autonomie immers belangrijker dan de snelheid.
Lekstroom
Je kan de werking van een transistor vergelijken met deze van een kraan. Wanneer je de transistor aanzet zal elektriciteit vloeien, zet de transistor uit en de stroom zal stoppen. Net als bij een lekkende kraan zal de stroom niet volledig worden tegengehouden wanneer je een transistor uitschakelt. De kleine lekstroom die tijdens de near-off-state vloeit, wordt door de ingenieurs gebruikt als basis om toestellen maanden tot zelfs jaren autonomie te geven.
Schottky-barrière
Een tweede ‘ongewenste’ karakteristiek die door de ingenieurs in hun voordeel wordt gebruikt, is de Schottky-barrière. Deze barrière wordt gevormd aan raakpunten tussen een metaal en een semigeleider en werkt als een gelijkrichter. Indien de barrière sterk genoeg is, zal stroom slechts in één richting doorheen de grens kunnen gaan. Anders wordt er slechts een weerstand gecreëerd.
[related_article id=”187408″]Normaal gezien proberen ingenieurs te voorkomen dat Schottky-barrières worden gevormd in transistoren. De wetenschappers van de University of Cambridge kunnen het fenomeen echter in hun voordeel gebruiken. Hoe kleiner een transistor is, hoe groter de invloed wordt die de elektrodes op elkaar uitoefenen. Dit kan er uiteindelijk voor zorgen dat de transistor niet langer werkt en heeft ertoe geleid dat transistoren slechts in beperkte mate verkleind kunnen worden. Met behulp van een Schottky-barrière tussen de elektrodes hebben de ingenieurs een werkende kleine transistor kunnen maken.
Uniek design
Dankzij het unieke design van de transistor werkt de component op minder dan een volt en verbruikt het slechts een miljardste van een watt. Dit erg lage stroomverbruik zorgt ervoor dat de transistor erg lang kan blijven werken zonder dat een externe stroombron nodig is.
“Indien we energie zouden halen uit een typische AA-batterij met behulp van ons design, zouden we stroom hebben voor miljarden jaren,” vertelt dokter Sungsik Lee, één van de onderzoekers. “Door de Schottky-barrère te gebruiken kunnen we voorkomen dat de elektrodes met elkaar interfereren. Hierdoor kunnen we de amplitude van het signaal vergroten zelfs wanneer de transistor bijna uitgeschakeld is.”
