Autor: MSc. Yolagny Díaz Bermúdez / yolagny.diaz@mtz.jovenclub.cu
From transistors to ‘trancitors’
En el mundo de la Electrónica, a través de la historia, ha sido notable la disminución del tamaño de los dispositivos físicos en la misma medida en que se desarrollan nuevas tecnologías, que facilitan una mayor capacidad en los mismos.
Hoy la tecnología se encuentra a las puertas de un salto similar, al de hace algo más de setenta años, cuando los transistores irrumpieron para poner fin al reinado de las válvulas de vacío. En este caso estaría dado si se logra llevar a la práctica, desde el punto de vista físico y funcional, los ‘trancitores’; sí, así mismo, no es un error ortográfico.
Propuesta novedosa
En la actualidad, a los fabricantes de semiconductores, cada vez les cuesta más continuar mejorando su tecnología pues cada paso que dan les acerca más al límite físico impuesto por el silicio. Sin embargo, la solución parece estar a la vuelta de la esquina. Sungsik Lee, un profesor de Ingeniería Electrónica de la Universidad Nacional de Pusan, en Corea del Sur, y antiguo investigador de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, ha publicado una investigación en la que describe, en el plano teórico, un nuevo tipo de dispositivo electrónico capaz de llevar a cabo la función inversa de un transistor.
Este investigador defiende que estos «transistores inversos» permitirán fabricar circuitos integrados más simples, más rápidos y con un consumo inferior, por lo que se postula como la tecnología que podría evitar el estancamiento de los semiconductores. Tal es así, que, al referirse a los transistores inversos, en artículos publicados por él, habla de un «nuevo paradigma» del mundo de la electrónica.
Transistor inverso: ¿en qué consiste y qué promete?
En la actualidad, prácticamente en cualquier circuito integrado, ya sean microprocesadores, amplificadores de potencia, conmutadores, rectificadores, osciladores, etc., se pueden encontrar transistores. Lo que se traduce en que nos acompañan en nuestra vida diaria dentro de las computadoras, los teléfonos inteligentes, las tabletas, equipos de música entre muchos otros dispositivos.
De forma sencilla podemos describir a un transistor, como un dispositivo electrónico semiconductor que es capaz de responder a una señal de entrada, entregándonos una salida determinada. Debido a esto, precisamente se definen como elementos activos dentro de los circuitos integrados. Sungsik Lee, a diferencia de algunos investigadores que han estudiado los elementos pasivos del circuito, ha acometido una tarea similar, pero con los componentes activos, con los transistores. Es precisamente de esta investigación que nacen los trancitores.
¿Qué es un trancitor?
La palabra transistor describe con bastante precisión qué es lo que hace uno de estos elementos: toma una señal de entrada y transporta o no corriente en la salida. Podemos imaginarlo como algo parecido a una resistencia con capacidad variable. Lo que Lee ha descrito es un dispositivo con unas características similares a las de los transistores, pero, a diferencia de estos, capaz de tomar una señal de entrada y transportar o no voltaje en la salida. Es algo similar a un hipotético condensador con una capacidad de acumulación de energía variable.
El término que propone Lee para identificar el elemento que ha ideado es trancitor porque sus propiedades se pueden condensar a partir de los términos en inglés transfer (transferencia) y capacitor (condensador). No obstante, la propuesta NO es que desplacen a los transistores, sino que convivan con ellos en un mismo circuito.
Aumento de elementos en los circuitos integrados, su sentido
Parece lógico pensar que introducir los trancitores sin eliminar los transistores incrementará la complejidad, el consumo y el tamaño de los circuitos integrados. Sin embargo, Lee asegura que no es así porque la introducción de los trancitores conlleva el uso de una cantidad inferior de transistores. Esa es, según este investigador, la clave.
Para demostrar su teoría, Lee propone un ejemplo sencillo que ilustra con bastante claridad las ventajas que acarrea el uso de los trancitores. Combinando un solo ‘trancitor’ y un único transistor se puede fabricar un amplificador de voltaje; pero si se obtiene utilizando únicamente transistores se tendrían que emplear cuatro de estos elementos. Al utilizar el doble, tiene un impacto claro en la complejidad, el tamaño y el consumo del circuito.
Ventajas del uso de trancitores
- Menor consumo.
- Menos complejidad.
- Más rapidez de procesamiento.
- Menos espacio.
Y es que la tesis de Sungsik Lee refleja que la introducción en nuestros dispositivos electrónicos de circuitos integrados «transistor-trancitor» en vez de los tradicionales circuitos «solo transistor», debería reducir sensiblemente su consumo, su complejidad y su tamaño; pero incrementando, al mismo tiempo, su rendimiento. De ahí el «cambio de paradigma» del que este investigador habla en su artículo.
¿Existen hoy equipos que contengan trancitores?
Por el momento la investigación se encuentra en el ámbito teórico y es difícil prever cuándo se fabricarán los primeros trancitores. ¿El motivo? Se sabe cómo deberían funcionar y cuáles serán sus propiedades. También, qué efecto tendría su introducción en los circuitos integrados que se diseñan y fabrican actualmente, pero aún no se sabe cómo obtenerlos.
Lee propone la posibilidad de fabricar los trancitores aprovechando el perfectamente conocido «efecto Hall», que es un fenómeno que provoca la generación de un campo eléctrico en el interior de un conductor por el que circula una corriente, cuando está sometido a un campo magnético en dirección perpendicular al movimiento de las cargas. Pero hay un problema que todavía no ha sido resuelto: los científicos no saben cómo aprovechar este efecto en los circuitos CMOS a escala nanométrica.
¿Existen físicamente los trancitores?
Esta es una pregunta cuya respuesta puede ser ambigua pues, la ciencia no se detiene. Los investigadores continúan su proceso de creación y nadie sabe si en algún laboratorio físico terrestre, se encuentre naciendo en este momento el primer trancitor.
Referencias Bibliográficas
- López, J. C. (2021). Transistores inversos: qué son, para qué sirven y por qué aspiran a reinventar la electrónica. Consultado el 8 de enero del 2022 en https://www.xataka.com/investigacion/transistores-inversos-que-sirven-que-aspiran-a-reinventar-electronica-1/
- Wikipedia. (s/f). Efecto Hall. Consultado el 8 de enero del 2022 en https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Hall#/
- Amazonas. (2021). Transistores inversos ¿Qué son y cómo funcionan? Consultado el 8 de enero del 2022 en https://www.adn-mundo.com/transistores-inversos-que-son-y-como-funcionan/