晶体管的替代品


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我只是想很好奇,所以我试图考虑替代晶体管。我并不在乎晶体管的放大特性,而是因为它们具有逻辑门的能力。这是到目前为止我所能获得的,请有人可以添加到我的列表中吗?

真空管:duh

继电器:常闭继电器是制造任何逻辑门所需的全部。常开继电器也很有用。

磁放大器:磁放大器可用于制作逻辑门,类似于晶体管晶体管的逻辑。

铁氧体磁环:事实证明它们可用于执行逻辑运算,但不能像普通逻辑门一样使用。http://www.youtube.com/watch?v=nQXjm7ru--s


逻辑门将需要一定的放大,因此需要外部电源输入,至少在您想要多于几个逻辑电平并且不允许每个门降低信号电平的情况下。
奥林·拉斯洛普

Answers:


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仅几个样本。
许多可能性。

继电器: -由于具有多个触点和转换触点的能力,因此潜在地非常强大。

继电器逻辑-这些将为您提供很好的介绍

R500中继计算机-对话愉快

视频-哈里·波特的中继计算机

(您读错了)。

视频-非常适合DIY笨拙的探测计算机

纵横开关:称为“纵横开关”的二维非旋转式专业开关模块构成了许多电话交换机的基础,并且适用于制造通用逻辑引擎。

纵横开关照片作为艺术

Wikipedia-交叉开关

5号(激活)纵横开关系统

俄罗斯横梁开关工作时视频过暗

步进开关:继电器的另一种形式是一维或二维多位置旋转机械选择器。一种基于这种技术的“计算机”就是(逐步的)“ Strowger”电话交换机。

如果您从未见过/听过他们的工作,这将是一个惊喜。如果有的话,它会成为慢跑者。 Western Electric Strowger开关设备在运行

许多这样

维基百科

在此处输入图片说明 在此处输入图片说明


流体学:

使用实际开关中没有移动部件的流体流来执行逻辑和算术功能。

维基百科说:

  • 流体学或流体逻辑是使用流体来执行类似于电子设备执行的模拟或数字操作。

  • 基于流体动力学的理论基础,流体力学的物理基础是气动和液压。当设备没有活动部件时,通常使用术语流体学,因此,不考虑将普通的液压组件(例如液压缸和滑阀)视为流体设备或将其称为流体设备。

    1960年代,随着流体放大器的问世,将流体技术应用于复杂的控制系统。流体射流可以通过较弱的射流在侧面撞击而偏转。这提供了非线性放大,类似于电子数字逻辑中使用的晶体管。它通常用于电子数字逻辑不可靠的环境中,例如暴露于高水平电磁干扰或电离辐射的系统中。

    纳米技术将流体学视为其手段之一。在这一领域,诸如流体-固体和流体-流体界面力之类的影响通常非常重要。射流技术也已用于军事应用。

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流体放大器(来自上面的维基百科页面):

在此处输入图片说明

大不列颠说-


微流体气泡逻辑

使用气泡的射流

他们说:

我们发明了一种新的逻辑系列,该系列使用微流体几何中的不溶混流体实现了通用布尔逻辑,双稳态和与可伸缩逻辑系列相关的许多其他特性。通道中的气泡代表一点。但是,与电子设备不同的是,少量信息也可以携带化学有效载荷,使我们可以同时处理材料和信息。这种范例将化学和计算联系在一起。

我们描述了表现出放大作用的各种AND / OR / NOT门,表现出双稳态一位存储器的触发器,计数器,级联电路(如环形振荡器,气泡同步器等)。逻辑系列可用于以可扩展的方式控制分段流反应器(液滴反应器),而无需任何外部控制元件。该平台技术极大地简化了大规模微流控“芯片实验室”系统的设计,并将其应用于高通量筛选,组合技术,集成光流体技术和印刷技术。

  • 利用流体动力场的非线性气泡相互作用来建立在牛顿流体中以低Re数运行的通用逻辑门。微流体记忆

    气泡逻辑设备可以级联形成许多数字电路元件,例如环形振荡器,计数器。

    非线性射流梯形网络用于同步两个气泡流,从而纠正任何定时误差。

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在线免费书籍:

从继电器到存储程序概念的数字计算机的发展,1935-1945年


和更多 ... :-)


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是的,流体学和微流体气泡逻辑都很有趣。以下是中继上的其他内容:fastchip.net/howcomputerswork/p1.html nablaman.com/relay
虚空之星

我只是回到这个话题,并意识到我从未选择答案。我认为这个问题不适用于堆栈交换格式,因为所有答案都很出色,但这是最有用的。谢谢!
空星

2
“(你读错了)。” -让我知道:/
2015年

+1。(+2仅代表“您读错了它” :-)
Lorenzo Donati-Codidact.org

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我想再次提及继电器。微机电(MEMS)继电器实际上可能成为晶体管的重要竞争对手。

MEMS继电器

如果您可以使它们足够小,它们可以非常快地切换,当然也可以足够快地替换许多应用中的晶体管,例如低优先级的低功耗MCU。其次,与晶体管不同,它们没有泄漏,这使其在超低功耗应用中非常有用。

您已经可以将这些设备作为分立设备购买,有一天我们甚至可能将它们集成到更大的电路中。

欧姆龙MEMS开关

更新:

可悲的是,由于客户需求低,这些产品已经停产,并且没有替换零件。


什么会切换MEMS继电器?它们是电磁的,还是使用其他移动触点的方法(例如静电场)?
空星

1
我认为它们是静电的。
Rocketmagnet 2012年

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石墨烯

如今,晶体管最重要的替代品可能是石墨烯:已经研究了具有非常规则晶格的单原子碳原子片,旨在取代硅。

在石墨烯中,电子以与光学更相似的定律运动,它们可以以直线轨迹在晶格上发送;此外,在晶格的不同区域施加电场,可能会偏离这些轨迹,并最终构建开关。

现在,硅MOS技术越来越接近物理极限,看来石墨烯将为我们提供新的改进余地。

缺点是您不能在家中(大概)进行此操作。

量子计算

这也被认为是计算机的发展:量子计算利用处于每个可能状态的量子粒子的性质,直到完成观察为止。因此,对于研究人员而言,它将能够同时考虑手术的所有可能结果。

缺点:您不能在家中做,老实说,我认为这不是现实的可能性。但是谁知道呢。

在家

如果您想在家中进行一些切换,则还有其他选择:

  • 利用水和移动管道的传导性来创建开关;

  • 激光/ LED和伺服作用镜/ septa;

  • 光耦合器

  • 三端双向可控硅开关元件(与AC一起工作);


6

齿轮!

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巴贝奇(Babbage)设计了他的差分引擎来进行数值计算,但是您可以构建类似的引擎,只要您可以用逻辑来描述它,它就可以做您想做的任何事情。

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桑迪亚实验室(Sandia Labs)使用齿轮以及其他机械功能来创建MEMS 微锁定机制。速度不如电子设备,但比传统机械齿轮机构快几个数量级。

没什么新鲜的。具有2100年历史的希腊Antikythera机械装置是齿轮的复杂相互作用,是一台天文计算机。

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史蒂文·史蒂文(Steven)-表示“……很可能是……。”读到“……已有2100年历史……”,即毫无疑问,它是原始的通用功能。唯一的问题是,现在缺少的零件以及确切的位置和原产年份包含什么功能。 en.wikipedia.org/wiki/Antikythera_mechanism (显然)正在运行的LEGO模型youtube.com/watch?v=RLPVCJjTNgk以下视频完全消除了功能的神秘性,但让您感到震惊-或应该。 youtube.com/watch?v=L1CuR29OajI&feature=related
罗素·麦克马洪

@罗素-是的,我会解决我的回答,谢谢。(自从我上次检查事务状态以来已经有一段时间了)。难道2000年和2100年不完全相同吗?;-)
stevenvh 2012年

是的,有很多方法可以制作机械逻辑。通过将冰棒粘在一起,甚至可以使一次可用的逻辑门成为可能。
空星
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