Um novo dispositivo com funcionalidade única poderia sinalizar uma nova filosofia de design para a el

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Um novo dispositivo com funcionalidade única poderia
sinalizar uma nova filosofia de design para a eletrônica
Transistores multimodais de película fina, ou MMTs, podem ser fundamentais na concepção da próxima
geração de wearables e sensores descartáveis ecológicos.
Crédito da imagem: Radu Sporea, Universidade de Surrey
Em um estudo publicado na Advanced Intelligent Systems, pesquisadores da Universidade de Surrey e
da Universidade de Rennes detalham como seu dispositivo, chamado transistor multimodal de filme fino
(MMT), supera desafios de longa data e pode realizar as mesmas operações que os circuitos mais
complexos.
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Tecnologias eletrônicas de filme fino, isolantes e semicondutores em camadas com dezenas ou
centenas de nanômetros de espessura para criar dispositivos funcionais. Os materiais econômicos e os
processos de fabricação são adequados para aplicações de grande área, como telas de exibição e, cada
vez mais, para a fabricação de alto volume de eletrônicos flexíveis ou impressos com aplicações em
bem-estar, medicina e monitoramento ambiental. A principal desvantagem dessas técnicas de baixo
custo é a variação de desempenho dispositivo-a-dispositivo entre transistores, o que torna
comparativamente difícil realizar grandes circuitos com funcionalidade complexa.
Os transistores de filme fino são usados como interruptores, amplificadores e fontes atuais.
Tradicionalmente, os eletrodos de portão são usados para controlar a capacidade de um transistor de
passar a corrente e o tamanho da corrente. No novo dispositivo, a comutação liga/desliga é controlada
independentemente da quantidade de corrente que passa pela estrutura. Isso permite que o MMT opere
a uma velocidade maior do que os dispositivos comparáveis e tenha uma dependência linear entre
entrada e saída, essencial para a conversão digital-analógica ultracompacta. Isso também dá aos
engenheiros uma liberdade de design sem precedentes, que pode levar a circuitos muito simplificados e
uma gama muito mais ampla de aplicações para eletrônicos de película fina, flexíveis e impressos.
Os transistores também podem ser usados como dispositivos de memória quando projetados com
“portões flutuantes”. Um dos avanços no estudo recente é a imunidade do MMT aos efeitos parasitários
que reduzem a capacidade de um transistor para produzir sinais uniformes e repetíveis. Estes têm
dificultado os projetos tradicionais de “portão flutuante” desde a sua invenção em 1967, mas esta nova
estrutura promete computação analógica eficiente para controle robótico, IA e aprendizado de máquina
não supervisionado.
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Variantes do MMT
Este transistor multimodal é uma mudança de paradigma no design do transistor. Isso pode mudar a
forma como criamos futuros circuitos eletrônicos. Apesar de sua pegada elegantemente simples, tem
recursos valiosos para o processamento de dados de sensores pode ser o principal facilitador para
futuros wearables e gadgets além da Internet das Coisas atual.
Esta primeira demonstração usa a tecnologia de silício microcristalina aperfeiçoada na Universidade de
Rennes, devido à sua maturidade relativa e processo robusto, mas a abordagem também não é
restringida a um determinado material ou tecnologia. Aqui, a funcionalidade básica do MMT é
demonstrada. Enquanto a interação certa entre as camadas constituintes puder ser realizada, MMTs e
circuitos devem ser possíveis em uma ampla gama de materiais. Isso o torna uma ferramenta
verdadeiramente útil para integração com diversas tecnologias de sensores.
Eva Bestelink é o co-inventor do MMT. Ela escolheu estudar engenharia eletrônica na Universidade de
Surrey após uma mudança de carreira. Eva disse: “O projeto começou provisoriamente durante o meu
BEng, com a ideia de criar um dispositivo baseado na função neural. Dentro de semanas, tínhamos uma
indicação de que a resiliência elétrica do transistor poderia ser melhorada pelo design, mas quanto mais
investigamos, mais recursos úteis descobrimos. ”
O projeto recebeu recentemente mais de 1,1 milhão de libras de financiamento de pesquisa do Conselho
de Pesquisa em Engenharia e Ciências Físicas do Reino Unido e deve continuar com a demonstração
de blocos de circuito otimizados para as habilidades únicas dos MMTs, incluindo circuitos de rede neural
de baixa complexidade, mas poderosos, para classificação de dados de sensores.
Referência: Radu A. Esposa, et al. Transistor fino versátil com controle independente de injeção e
transporte de injeção de carga e transporte para sinalização mista e computação analógica. Sistemas
Inteligentes Avançados (2020). DOI: 10.1002/aisy.202000199
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http://teamsporea.info/alpaca/
https://gow.epsrc.ukri.org/NGBOViewGrant.aspx?GrantRef=EP/V002759/1
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202000199
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