חוקרים מאוניברסיטת בריסטול גילו שיטה שתאפשר מערכות תקשורת מהירות יותר ואלקטרוניקה חוסכת אנרגיה טובה יותר.
פריצת הדרך נעשתה על ידי קביעת אופן מדידה מרחוק של השדה החשמלי בתוך a סמיקונדקטור מכשיר בפעם הראשונה. א סמיקונדקטור הוא חומר, כגון סיליקון, שניתן להשתמש בו במכשירים אלקטרוניים כדי לשלוט בזרם החשמלי.
כעת, במחקר חדש זה, שפורסם היום ב טבע אלקטרוניקה, מדענים מתארים כיצד לכמת במדויק את השדה החשמלי הזה, כלומר ניתן לפתח מכשירים אלקטרוניים עם תדרים רדיו של הדור הבא שיש להם פוטנציאל להיות מהיר יותר, אמין יותר, כמו גם חסכוני יותר באנרגיה.
תכנון מכשירי מוליכים למחצה יכול להיות ניסוי וטעייה, אם כי בדרך כלל הוא מבוסס על סימולציה של מכשיר המספקת את הבסיס לייצור מכשירי המוליכים למחצה ליישומים בחיים האמיתיים. כאשר מדובר בחומרים מוליכים למחצה חדשים ומתעוררים, לעתים קרובות לא היה ידוע עד כמה מדויקות ונכונות הן הסימולציות הללו.
פרופ 'מרטין קובאל מבית הספר לפיזיקה באוניברסיטת בריסטול אמר: "ניתן לגרום למוליכים למחצה להעביר מטענים חיוביים או שליליים ולכן ניתן לתכנן לווסת ולפעול זרם. עם זאת, התקני מוליכים למחצה אלה אינם עוצרים עם הסיליקון, ישנם רבים אחרים כולל גליום ניטריד (המשמש בנורות כחולות למשל). מכשירי מוליכים למחצה אלה, הממירים למשל זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זה. אם נוכל לשפר את היעילות ולהפחית את בזבוז החום הזה, נחסוך באנרגיה.
"אחד מחיל א מתח למכשיר אלקטרוני, וכתוצאה מכך קיים זרם פלט המשמש ביישום. בתוך מכשיר אלקטרוני זה נמצא שדה חשמלי הקובע כיצד פועל מכשיר זה וכמה זמן הוא יהיה פעיל וכמה תפעולו טוב. אף אחד לא באמת יכול למדוד את השדה החשמלי הזה, כל כך בסיסי לפעולת המכשיר. תמיד הסתמכו על סימולציה שקשה לסמוך עליה אלא אם כן אתה יכול לבדוק את הדיוק שלה. "
כדי לייצר ביצועים טובים ומכשירים אלקטרוניים ארוכי טווח מחומרים חדשים אלה חשוב שהחוקרים ימצאו את העיצוב האופטימלי, כאשר שדות חשמליים אינם חורגים מהערך הקריטי אשר יביא להשפלתם או לכישלונם. מומחים מתכננים להשתמש בחומרים חדשים כמו גאליום ניטריד וגליום אוקסיד ולא בסיליקון, מה שמאפשר פעולה בתדירות גבוהה יותר ומתחים גבוהים יותר, בהתאמה, כך שמתאפשרים מעגלים חדשים המפחיתים את אובדן האנרגיה. עבודה זו שפורסמה על ידי קבוצת אוניברסיטת בריסטול תספק כלי אופטי המאפשר מדידה ישירה של השדה החשמלי במכשירים החדשים הללו. זה יתמוך באלקטרוניקת חשמל יעילה עתידית ביישומים כמו תחנות טורבינות שמש או רוח המוזנות ברשת הארצית, מכוניות חשמליות, רכבות ומטוסים. אובדן אנרגיה מופחת פירושו שחברות לא צריכות לייצר אנרגיה כל כך מלכתחילה.
פרופ 'קובאל אמר: "בהתחשב בכך שמכשירים אלה מופעלים במתחים גבוהים יותר, פירוש הדבר גם שדות חשמליים במכשירים גבוהים יותר וזה מצידו אומר שהם יכולים להיכשל קל יותר. הטכניקה החדשה שפיתחנו מאפשרת לנו לכמת שדות חשמליים בתוך המכשירים, מה שמאפשר כיול מדויק של הדמיות המכשירים שבתורן מעצבים את המכשירים האלקטרוניים כך שהשדות החשמליים לא יחרגו מגבולות קריטיים ויכשלו. "
פרופ' קובול והצוות שלו מתכננים לעבוד עם בעלי עניין מרכזיים בתעשייה כדי ליישם את הטכניקה לקידום המכשיר שלהם טֶכנוֹלוֹגִיָה. בהקשר אקדמי, הם יתקשרו עם שותפים במרכז ULTRA של משרד האנרגיה האמריקאי (DOE) בסך 12 מיליון דולר, שהם שותפים בו, כדי להשתמש בטכניקה זו כדי להפוך את טכנולוגיית מכשירי הפערים רחבים במיוחד למציאות, המאפשרת חיסכון באנרגיה מעל 10% ברחבי העולם.
"התפתחות זו מסייעת לבריטניה ולעולם לפתח חיסכון באנרגיה סמיקונדקטור מכשירים, המהווים צעד לעבר חברה ניטרלית מפחמן ", הוסיף.