Транзистор является основным изобретением в области электроники, радиолампы использовались в старые времена. Радиолампы имеют много недостатков по сравнению с транзисторами, такими как их большой размер, высокое энергопотребление и т.д. Таким образом, транзистор легко заменит вакуумные электролампы, потому что транзисторы имеют небольшой размер, низкое энергопотребление, дешевы и т.д.
Но транзистор не может полностью заменить эти электролампы, потому что транзистор не может работать как прибор СВЧ. Кроме того транзистор почти достиг своего минимального размера. Электролампы наноразмерного размера — лучший вариант.
И транзисторы и лампы будут развиваться, и вот почему.
Лампы
В электронике электролампы — это устройства, которые используются для управления электрическим током. 
Эти устройства заключены в камеру с термоэлектронной эмиссией. Электролампы содержат, в основном, 3 клеммы: анод, катод и третий электрод, известный как сетка. Таким образом, протекание тока в лампах контролируется регулировкой потенциала сетки относительно катода. К сожалению, электролампы неэффективны для включения / выключения. Эти приборы потребляют много электроэнергии и выделяют огромную тепловую энергию – вот основные проблемы.
Одной из главных революций в электронике является переход от вакуумных ламп к транзисторам.
Транзисторы
Транзисторы — это твердотельные электронные переключатели, которые подходят для замены электроламп. Потому что транзисторы имеют небольшой размер, быстрое и меньшее энергопотребление. Таким образом, обычно размер всех электронных устройств уменьшается, а эффективность повышается.
Кремниевые транзисторы не совсем совершенны, поэтому у них так много недостатков, одним из основных из которых является ограничение дальнейшего уменьшения кремниевого транзистора.
Кремниевые транзисторы не могут работать быстрее, чем несколько гигагерц. Транзисторы управляются движением электронов через твердое тело, но по сравнению с вакуумными лампами электроны движутся медленнее в твердом теле. Эти транзисторы не подходят для военных или радиационных экспериментов. Полупроводники подвергаются воздействию сильного излучения и атомная структура кремния изменяется и электроны не могут двигаться должным образом.
Таким образом, по сравнении с этими недостатками требуется лучшая замена или дальнейшее уменьшение размера. Изготовление приборов СВЧ в наноразмерном размере – лучший вариант. Электролампы нанометрового масштаба, которые проходят сейчас тестирование, достигли частоты до 460 ГГц.
Обычные электролампы состоят из трех выводов: катод, анод и сетка. Эти клеммы заключены в вакуумную камеру. Когда напряжение подается на катод, он начинает испускать электроны, и они стремятся к заряженному аноду. Поток электронов контролируется третьим электродом называемым сеткой. Именно нагретая нить накала начинает испускать электроны. Скорость потока электронов от катода к аноду регулируется зарядом на промежуточной сетке.
Нить накала, используемая для нагрева катода потребляет много энергии, поэтому электролампы потребляют больше энергии. Электролампы основаны на процессе, называемом термоэлектронной эмиссией: нагрев катода приводит к тому, что он выбрасывает электроны в окружающий вакуум.
Вакуумный канальный транзистор
Вакуумный канальный транзистор представляет собой комбинацию обычных транзисторов и вакуумных ламп (между катодом и анодом только вакуум). Используется принцип эмиссии индуцируемый электростатическим полем и может происходить из твердого или жидкого состояния в вакуум.
Разработка вакуумного канального транзистора продолжается, исследования все еще находятся на ранней стадии. Но работы показывают, что это устройство экстраординарно. При сравнении эффективности работы с обычным транзистором вакуумный транзистор может работать в 10 раз быстрее, чем наш обычный транзистор на основе кремния. Расчет исследователей показывает, что это терагерцовая частота.
Основной проблемой вакуумных ламп являются тепловыделение и энергопотребление, которые будут решены. Вакуумные транзисторы достаточно малы, поэтому электронам не требуется больше энергии для перемещения, так как нить накала не используется для нагрева катода. Электрическое поле, приложенное к катоду достаточно для испускания электронов. Кроме того, не требуется большого электрического поля для испускания электронов, чтобы он мог работать должным образом.
Другим важным преимуществом является малый размер и среднее расстояние, которое проходит электрон, меньше, поэтому столкновение электронной происходит с меньшей вероятностью. Затворные электроды используются для управления протеканием тока. Они состоят из изолирующего диэлектрического материала. Диэлектрический изолятор передает электрическое поле там, где это необходимо, предотвращая протекание тока в затвор. Транзисторы и лампы — лучший гибрид.
Анализируя как кремниевый транзистор, так и вакуумный транзистор, можно обнаружить особенность: основное различие между ними заключается только в том, что электронный поток вакуумного транзистора от источника к стоку проходит через вакуум, а не через кремний.
Наноэлектролампы — лучший вариант замены транзистора для высокочастотного применения. Эти электролампы могут работать на высокой частоте. Они изготавливаются небольшого размера, поэтому не требуют высокой потребляемой мощности, а их тепловыделение меньше.
Таким образом, наноэлектролампы являются лучшим вариантом для замены транзистора, особенно в высокочастотных приложениях.
