新方法可能导致更快的通信系统和更好的节能电子产品

科学家们来自布里斯托大学已找到一种新技术,将导致更好的节能电子和更快的通信系统。

新方法可能导致更快的通信系统,更好的节能电子产品
定量半导体器件中的电场:示意图显示了GaN晶体管通道中的电场分布;激光束突出了该技术的二次谐波产生(SHG)特性。图片来源:曹宇科。

首次,通过确定如何远程量化半导体器件内的电场来进行这种创新。半导体基本上是一种材料,如硅,其可以用于电子器件以调节电流。

现在,在最新的研究中,研究人员描述了如何精确测量电场,这意味着先进的电力和射频电子设备可以被设计得更快,更可靠,更节能。这项研究最近发表在电子性质日报》。

半导体器件的设计可以是试验和误差,但是通常基于器件模拟,随后为用于现实寿命应用的半导体器件提供基础的基础。虽然这些是新的和新兴的半导体材料,但这些模拟的实际精度和正确性尚未知道。亚博网站下载

半导体可以传导正电荷或负电荷,因此可以设计成调制和操纵电流。然而,这些半导体器件并不仅限于硅,还有许多其他器件,包括氮化镓(例如用于蓝色led)。

马丁·库波尔,布里斯托大学物理学院教授

kuball继续,“这些半导体设备,例如,将交流电流从电力线转换成直流电流,会导致能量损失作为废热-看看你的笔记本电脑,电源砖正在变热甚至变热。如果我们能提高效率,减少这种废热,我们就能节约能源”。

一个将电压应用于电子设备,结果,应用中使用的输出电流。此内部电子设备是一种电气领域,它决定了该设备的工作原理以及运行的时间以及其操作有多好。没有人可以实际测量这种电场,因此对设备操作的基础。一直依赖模拟,这很难信任,除非你实际上可以测试其准确性”Kuball补充道。

为确保由这些新材料制成的电子设备的耐用性和优异的性能,科学家应该首先确定电场不超过临界值的最佳设计,这将导致降级或失败。亚博网站下载

专家计划利用新的新出现的材料,如氧化镓和氮化镓代替硅,可以分别在更高的电压和更高频率下实现操作亚博网站下载,从而可以产生降低能量损失的新电路。这项研究将由布里斯托大学出版,该研究将提供一种光学工具,以允许在这些新设备内直接测量电场。

这将支持各种应用中即将出现的高效电力电子产品,如风能或太阳能涡轮机站,为国家电网、飞机、火车和电动汽车供电。减少能源损失意味着社会不再需要首先产生那么多的能源。

考虑到这些设备在更高的电压下运行,这也意味着设备中的电场更高,这反过来意味着它们更容易故障。

马丁·库波尔,布里斯托大学物理学院教授

kuball补充道,“我们开发的新技术使我们能够量化器件内的电场,允许准确校准设备模拟,反过来设计电子设备,因此电场不会超过关键限制和失败”。

Kuball教授和他的团队计划与主要工业利益相关者合作,使用新方法进一步开发其设备技术。从学术角度来看,研究人员将与合作伙伴合作,在1200万美元的美国能源部(DOE)超中心,他们与之相关,使用这种方法使超宽的带隙设备技术成为现实,从而能够节省能量节省世界上超过10%。

这一发展有助于英国和世界开发节能半导体设备,这是迈向碳中性社会的一步

马丁·库波尔,布里斯托大学物理学院教授

新技术被设计为工程和物理科学研究委员会(EPSRC)项目的一部分。亚博老虎机网登录

期刊参考:

曹,Y。,。(2021)宽带隙半导体器件在潜脉冲分辨率下的电场映射。电子性质doi.org/10.1038/s41928 - 021 - 00599 - 5

来源:http://www.bristol.ac.uk/

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