Wie groß sind Transistoren?
Also so zb ist es zwischen 5nm-10nm? Oder vllt größer. Also wie groß Max und min sind sie?
4 Antworten
Minimale und Maximale Größe anzugeben ist nicht ganz einfach. Nach oben gibt es eigentlich keine wirkliche Grenze. Vermutlich werden irgendwelche IGBTs für Höchstleistungen die größten sein.
Der nur mal als Beispiel. Aber streng genommen sind das auch 3 in einem. Und die Frage ist auch wie groß der eigentlich Halbeleiter ist und was alles Kühlkörper ist.
Nach unten gibt es dann schon eher eine Grenze. Das Minimum ist vermutlich der single-atom-transistor.
Der ist natürlich größer als ein Atom, aber der eigentlich Schaltvorgang wird durch ein Atom vorgenommen (wenn ich das richtig verstehe). Hier etwas mehr dazu.
Die zwei Beispiele sind aber natürlich auch Extrema. Ebenso ist die Verwendung auch entscheidend. Die genannten Beispiele funktionieren aus verschiedenen Gründen vermutlich nur als Schalter.
Eine "typische" Größe für Transistoren gibt es nicht wirklich. Die 7nm oder so die man von den Chip-Herstellern immer hört bezog sich mal auf die Gate-Länge. Aber mittlerweile steht sie nicht mehr wirklich mit der echten Größe in einem Verhältnis, sondern gibt eher eine Packungsdichte an. Hier mal ein interessantes Video dazu.
Für Analog-Elektronik würde ich mal behaupten ist die typische Größe im zweistelligen Mikrometer Bereich und für Digital-Elektronik 1000 Größenordnungen kleiner, im zweistelligen Nanometer Bereich.
Man muss natürlich auch bedenken, dass ein Transistor dreidimensional ist. Das habe ich bei dem Faktor 1000 nicht berücksichtigt.
Die maximale Größe wird durch die Gleichmäßigkeit des Materials bestimmt. Daher kann man nicht beliebig große und starke Transistoren bauen. Es bilden sich Bereiche in denen fast der gesamte Strom fließt die dann überhitzen können. Diesen Effekt nennt man "Stromfäden".
Die Kleinste Größe begrenzt die Herstellung. Je kleiner die Struktur, desto feiner und schärfer müssen die Masken zur Herstellung sein und desto kurzwelliger die Strahlung zum belichten der Masken sein.
Seit etwa dem Pentium reicht weißes Licht nicht mehr aus, die Wellenlänge des Lichtes lässt die Masken zu unscharf werden. Derzeit arbeitet man daher mit sehr "harter" Röntgenstrahlung, aber auch die wird bald nicht mehr ausreichen.
Na gibt ganz normale für Kleinteilelektronik: https://www.conrad.de/de/p/infineon-technologies-irlb8743pbf-mosfet-1-n-kanal-140-w-to-220ab-161167.html
Dann in Prozessoren natürlich extrem kleine.
