ブリストル大学の研究者は、より高速な通信システムとより優れた省エネ電子機器を可能にする方法を発見しました。
ブレークスルーは、内部の電界をリモートで測定する方法を確立することによって行われました。 半導体 初めてのデバイス。あ 半導体 電子デバイスで電流を制御するために使用できるシリコンなどの材料です。
さて、この新しい研究では、本日 ネイチャーエレクトロニクス、科学者は、この電界を正確に定量化する方法を概説します。つまり、より高速で信頼性が高く、エネルギー効率が高い次世代の電力および無線周波数電子デバイスを開発できます。
半導体デバイスの設計は試行錯誤する可能性がありますが、より一般的にはデバイスシミュレーションに基づいており、実際のアプリケーション向けの半導体デバイスの製造の基礎を提供します。 これらが新しく出現した半導体材料である場合、これらのシミュレーションが実際にどれほど正確で正しいかはしばしば不明です。
ブリストル大学物理学部のMartinKuball教授は、次のように述べています。「半導体は正または負の電荷を伝導するように作成できるため、電流を変調および操作するように設計できます。 ただし、これらの半導体デバイスはシリコンだけにとどまらず、窒化ガリウム（たとえば青色LEDで使用される）を含む他の多くのデバイスがあります。 これらの半導体デバイスは、たとえば電力線からのAC電流をDC電流に変換し、廃熱としてエネルギーを失います。たとえば、ラップトップを見てください。たとえば、電源アダプタが暖かくなったり、熱くなったりしています。 効率を上げて廃熱を減らすことができれば、省エネになります。
「XNUMXつは適用します 電圧 電子デバイスに接続し、その結果、アプリケーションで使用される出力電流があります。 この電子機器の内部には、この機器がどのように機能するか、どのくらいの期間動作するか、そしてどれだけ良好に動作するかを決定する電界があります。 誰もこの電界を実際に測定することはできなかったので、デバイスの操作の基本です。 実際にその精度をテストできない限り、信頼するのが難しいシミュレーションに常に依存していました。」
これらの新しい材料から優れた性能と長持ちする電子デバイスを作るには、研究者が最適な設計を見つけることが重要です。この設計では、電界が臨界値を超えないため、劣化や故障が発生します。 専門家は、シリコンではなく窒化ガリウムや酸化ガリウムなどの新しい材料を使用することを計画しており、それぞれより高い周波数とより高い電圧での動作を可能にし、エネルギー損失を減らす新しい回路が可能になります。 ブリストル大学グループによって公開されたこの作品は、これらの新しいデバイス内の電界の直接測定を可能にする光学ツールを提供します。 これは、ナショナルグリッド、電気自動車、電車、飛行機に給電するソーラーまたは風力タービンステーションなどのアプリケーションにおける将来の効率的なパワーエレクトロニクスを支えます。 エネルギー損失の削減は、社会がそもそもそれほど多くのエネルギーを生産する必要がないことを意味します。
Kuball教授は、次のように述べています。 私たちが開発した新しい技術により、デバイス内の電界を定量化できるため、デバイスシミュレーションの正確なキャリブレーションが可能になり、電界が臨界限界を超えて故障しないように電子デバイスを設計できます。」
クボール教授と彼のチームは、主要な業界関係者と協力して、この技術を応用してデバイスを進歩させることを計画しています テクノロジー。学術的な文脈の中で、彼らは、提携している12万ドルの米国エネルギー省（DOE）ULTRAセンター内のパートナーと協力して、この技術を使用してウルトラワイドバンドギャップデバイス技術を現実化し、超ワイドバンドギャップデバイス技術を実現します。世界中で10%。
「この開発は、英国と世界が省エネを開発するのに役立ちます 半導体 カーボンニュートラルな社会への第一歩であるデバイス」と彼は付け加えました。