- 締切済み
トランジスタについて
超伝導トランジスタが普通のトランジスタ(半導体)よりすぐれている点、劣っている点について教えてもらいたいです。 あと超伝導トランジスタがどんな分野に応用されるか教えてください。
- みんなの回答 （3）
- 専門家の回答
みんなの回答
- apple-man
- ベストアンサー率31% (923/2913)
＞スイッチングの意味がいまいちわかっていないので教えてください。 トランジスタは信号を増幅する素子という認識が一般的かと 思うので、分かりずらいのかもしれませんね。 例えばNPN型トランジスタの場合真ん中のPに信号が加わると 両端のN－N間に信号が流れます。表現変えると、バイアスに 加わる信号の変化に従って、コレクターエミッタ間に信号が 流れる。このコレクターエミッタ間の信号がバイアスーエミッタ 間の信号より大きくなるよう回路が組まれていれば、これが 一般的なトランジスタによる増幅回路になります。 増幅回路って、（当たり前ですが）入力がゼロなら出力もゼロです。 入力信号が一定の値なら、この増幅回路は入力があるときは出力 があり、入力が無ければ出力もないといった電気的なスイッチの 働きをします。つまり押せば電流が流れる単純な回路と同等に なります。これをトランジスタのスイッチング効果といい、 入力信号のオン、オフの切り替え速度に対して出力の変化が どの程度まで追いつけるかといった、トランジスタの出力側の 反応速度をスイッチング速度と言います。 一般的な論理回路では０（入力なし）－+５V（入力アリ） のスイッチングが行われています。 トランジスタによるスイッチングの利点は接点がないことです。 普通のスイッチでは、金属端子が接触したりしなかったりと いった物理的接触が繰り返されるため、回数が増えると その接点で接触不良を起こしたりします。 トランジスタ開発のきっかけは、電話の交換機内部の リレーに代わる電気的スイッチの必要性からです。 交換機内部では、回線を繋ぎかえるためリレーが使われて いましたが、電話の普及に伴い、その数も切り替えの 回数も増え、接点不良による事故が増加しました。 そこで何回もの電気的切り替え（スイッチング）に耐えられる 素子の必要性が高まり、トランジスタが生まれた経緯があります。
- apple-man
- ベストアンサー率31% (923/2913)
No.1の方の回答について補足 ＞将来的には、スーパーコンピュータなどに応用されると思います。 超電導を使ったコンピュータは１９７０年代だったと思いますが、 IBMが試作研究していました。ニオブチタンだったと思います。 やはり低温にしないと使えないという点がネックになり、 研究は挫折した模様です。 使わないときは常温に戻しておけばいいという考え だったようですが、低温、常温の温度サイクルを 繰り返すと、それだけで熱応力のため回路が壊れて しまうようです。 日本でも１９８９年に、旧通産省の研究機関、電子総合研究所が 超電導コンピュータの試作機を発表しましたが、これはこの 研究プロジェクトの研究予算が打ち切りになるため、最後に 何か形にしようということで記念に作ったもののようでした。 ＞あと超伝導トランジスタがどんな分野に応用されるか教えてください。 スイッチング速度の優位性については、現在半導体技術が かなり進んでいますので、超電導にする意味は薄れて きています。 No.1の方が携帯電話の基地局の例を挙げられていますが、 超電導トランジスタが実用的に応用されるとしたら、 やはり通信分野でしょう。熱雑音が小さいため 低ノイズの増幅器が出来ます。 １０年以上前から実際に使われている例として 天体観測に使用される電波望遠鏡のアンプがあります。 宇宙から来る微弱な電波を捕ら増幅するわけですから、 正に超電導トランジスタの腕の見せどころでしょう。 野辺山の電波天文台だったと思うのですが、 すごいと思ったのは、この超電導トランジスタ、 メーカーに依頼して作ってもらったのではなく、 天文台の観測員の方の自作だったことです。
- nana773
- ベストアンサー率50% (9/18)
超電導体をデバイス素子に応用できれば、ピコ秒オーダーの高速スイッチが可能になります。また、素子の損失も少ないですし、通常の金属と比べて表面抵抗が２桁程度小さいので配線も超電導化することにより損失を少なくすることができます。温度を低くして使用されるため、熱雑音が小さくなります。 欠点としては、冷却しなければ超電導にならないことです。 現在でも、超電導フィルタは携帯電話の基地局に使用されています。将来的には、スーパーコンピュータなどに応用されると思います。 しかし、冷却をする必要があるので、一般家庭の家電製品に使われることはいまのところ考えられません。超小型超高性能冷凍機か常温超電導が実用化されれば別ですが・・・。
補足
回答ありがとうございます。超伝導トランジスタでスイッチング速度が速くなることはわかっていたのですが、いまいちスイッチングの意味がわかりません。 スイッチングの意味とそれがコンピュータでどのように生かされるのか？教えてください。 スーパーコンピュータは超伝導トランジスタを使っているものなのかも教えてください。お願いします。
補足
回答ありがとうございます。素子のスイッチング速度が速くなるのはわかっていたのですが、スイッチングの意味がいまいちわかっていないので教えてください。 また、通信分野においてどのように利用されるのかも教えてください。お願いします。