Хотел спросить у ычанек. А за всю историю активного использования вакуумных ламп кто-нибудь когда-нибудь пытался делать ламповые микросхемы?
В интернетах я нашел, что сейчас ламповю микросхему пытаются сделать на автоэлектронной эмиссии.
Но вдруг у меня появилась сразу несколько идей, как сделать простую ламповую микросхему на обычной термоэлектронной эмисии, причем на технологиях чуть ли не 19 века. Наверняка я не первая сырна, которая пытается сделать ламповую микросхему. Кто-то должен был попытаться сделать что-то похожее до меня, и у него вероятно, не получилось. Хотел спросить, где в моей теплой ламповой микросхеме косяк, и почему она не сможет работать?
В общем, главной проблемой вакуумных ламп всю историю их существования были высокое энергопотребление и низкая надежность. И самой проблемной частью вакуумной лампы является катод. Для обеспечения теромэлектронной эмиссии он должен нагреваться до высокой температуры, от этого у ламп часто перегорает накаливание. Хуже того, необходимость иметь горячий катод накладывает ограничение на миниатюризацию ламп: При уменьшении размеров лампы быстро возрастает перенос тепла от катода на другие элементы лампы, которые должны быть холодными.
Однажды у меня возникла сумасшедшая идея, как решить проблему с миниатюризацией и надежностью ламп, чтобы можно было сделать простой ламповый компьютер. Идея интересна с точки зрения альтарнативной истории. Ведь такую лампу можно сделать хоть в 19 веке, и создать компьютеры намного раньше, чем они появились ИРЛ.
Если самая проблемная часть лампы - это катод, то надо сделать так, чтобы можно было использовать один катод на большое количество ламп, объединенных в одну колбу. Хотя при перегорании накаливания выходят из строя сразу все эти лампы, надежность системы возрастает за счет того, что в такой системе не будут складываться вероятности отказа отдельных ламп.
Получается своеобразная ламповая микросхема - большое количество элементов (ламп), объединенных в один корпус, и имеющих общий катод.
Сам принцип работы показан на рисунке.
Электроны вылетают из катода и летят к анодной поверхности, из нескольких слоев. Большая часть электронов попадает в металлический экран. В экране находятся небольшие отверстия, часть электронов попадает в эти отверстия. Потенциал экрана подобран таким образом, чтобы в совпадать с потенциалом в районе отверстий. Благодаря этому электроны, вылетев из катода, летят почти по прямой. За щелью находятся два управляющих электрода. Так как большую часть энергии электрон набирает до попадания в экран, за экраном он при отсутствии управляющего потенциала он летит по прямой и попадает в один из анодов, который находится напротив отверстия. При наличии управляющего потенциала (отрицательного заряда) электрон отклоняется с прямого пути электрическим полем, и попадает в другой анод. Резисторы нужны, чтобы стекал отрицательный заряд с выхода, который не облучается пучком электронов.
Далее электрический ток идет к одному из выходов. Управляющих электрода 2, чтобы сделать сложную разветвленную логику. Логическим нулем считается нулевой потенциал, логической единицей - отрицательный потенциал. В данном случае верхний выход - логическое "или", нижний выход - логическое "или-не".
На первый взгляд, можно усовершенствовать схему, если вместо управляющих электродов использовать управляющие сетки. Но мне эта идея не понравилась, так как показалось, что на сетке будет сложно создать достаточно большой потенциал, используя для этого только электроны, уже пролетевшие через сетку. А для управляющих электродов потенциал может быть небольшим.
Из подобных элементов можно собрать довольно сложную схему, проводники схемы находятся под слоем активных элементов. Самое главное, такую ламповую микросхему можно начать собирать, как только технологии позволят создать ламповый триод. В первое время все это будет собираться вручную, и размеры микросхемы из 2500 ламп будут как у большого телевизора, потреблять он будет несколько киловатт. Но в первом микропроцессоре intel4004 было 2300 транзисторов, значит, очень примитивный компьютер можно собрать и на такой вот лампе. Причем потребуется минимальное количество ламповых микросхем: одна лампа на процессор, другая - на оперативную память. Хотя, скорее, начнут делать большие компьютеры средней степени интеграции, где процессор будет состоять из нескольких ламп.
Недостатки этой схемы - большой ток через экран, большая часть электронов попадает в него. Но экран нужен, чтобы закрыть от электронов второй анод.
Преимущества - возможность увеличения количества элементов и миниатюризации без потери надежности: катод только один, и при увеличении количества элементов надежность не снижается.
