브리스톨 대학의 연구원들은 더 빠른 통신 시스템과 더 나은 에너지 절약 전자 장치를 가능하게하는 방법을 발견했습니다.
돌파구는 내부의 전기장을 원격으로 측정하는 방법을 확립함으로써 이루어졌습니다. 반도체 처음으로 장치. ㅏ 반도체 실리콘과 같은 전자 장치에서 전류를 제어하는 데 사용할 수 있는 재료입니다.
자, 오늘 발표 된이 새로운 연구에서 자연 전자, 과학자들은이 전기장을 정확하게 정량화하는 방법을 설명합니다. 즉, 더 빠르고 더 안정적 일뿐만 아니라 에너지 효율이 더 높은 차세대 전력 및 무선 주파수 전자 장치를 개발할 수 있습니다.
반도체 소자 설계는 시행 착오가 될 수 있지만, 더 일반적으로는 소자 시뮬레이션을 기반으로하여 실제 응용 분야를위한 반도체 소자 제조의 기반을 제공합니다. 이것이 새로운 반도체 재료 인 경우 이러한 시뮬레이션이 실제로 얼마나 정확하고 정확한지 알 수없는 경우가 많습니다.
브리스톨 대학 물리학 대학의 Martin Kuball 교수는 다음과 같이 말했습니다.“반도체는 양전하 또는 음전하를 전도하도록 만들 수 있으므로 전류를 변조하고 조작하도록 설계 할 수 있습니다. 그러나 이러한 반도체 장치는 실리콘에 그치지 않습니다. 질화 갈륨 (예 : 청색 LED에 사용)을 비롯한 많은 다른 장치가 있습니다. 예를 들어 전력선의 AC 전류를 DC 전류로 변환하는 이러한 반도체 장치는 폐열로 에너지 손실을 초래합니다. 노트북을보십시오. 예를 들어 전원 장치가 따뜻해 지거나 뜨거워지고 있습니다. 효율성을 높이고이 폐열을 줄일 수 있다면 에너지를 절약 할 수 있습니다.
“하나는 전압 결과적으로 애플리케이션에 사용되는 출력 전류가 있습니다. 이 전자 장치 내부에는이 장치의 작동 방식과 작동 시간 및 작동 상태를 결정하는 전기장이 있습니다. 아무도 실제로이 전기장을 측정 할 수 없으므로 장치 작동의 기본입니다. 실제로 정확도를 테스트 할 수 없다면 신뢰하기 어려운 시뮬레이션에 항상 의존했습니다.”
이러한 새로운 재료로 우수한 성능과 오래 지속되는 전자 장치를 만들기 위해서는 연구자들이 최적의 설계를 찾는 것이 중요합니다. 여기서 전기장은 성능 저하 또는 고장을 초래할 임계 값을 초과하지 않습니다. 전문가들은 실리콘이 아닌 질화 갈륨과 산화 갈륨과 같은 새로운 물질을 사용하여 각각 더 높은 주파수와 더 높은 전압에서 작동하여 에너지 손실을 줄이는 새로운 회로를 만들 계획입니다. 브리스톨 대학 그룹에서 발표 한이 연구는 이러한 새로운 장치 내에서 전기장을 직접 측정 할 수있는 광학 도구를 제공 할 것입니다. 이것은 국가 그리드, 전기 자동차, 기차 및 비행기에 공급되는 태양 광 또는 풍력 터빈과 같은 애플리케이션에서 미래의 효율적인 전력 전자 장치를 뒷받침 할 것입니다. 에너지 손실 감소는 사회가 애초에 많은 에너지를 생산할 필요가 없음을 의미합니다.
Kuball 교수는 다음과 같이 말했습니다 :“이러한 장치가 더 높은 전압에서 작동한다는 점을 고려할 때 이것은 또한 장치의 전기장이 더 높음을 의미하며 결과적으로 더 쉽게 고장날 수 있음을 의미합니다. 우리가 개발 한 새로운 기술을 통해 장치 내의 전기장을 정량화 할 수 있으므로 전기장이 임계 한계를 초과하여 실패하지 않도록 전자 장치를 설계하는 장치 시뮬레이션의 정확한 보정이 가능합니다.”
Kuball 교수와 그의 팀은 업계의 주요 이해관계자들과 협력하여 장치를 발전시키기 위한 기술을 적용할 계획입니다. technology. 학문적 맥락에서 그들은 12만 달러 규모의 미국 에너지부(DOE) ULTRA 센터 내의 파트너와 협력하여 이 기술을 사용하여 초광대역 밴드갭 장치 기술을 현실화하여 다음을 초과하는 에너지 절약을 허용할 것입니다. 전 세계적으로 10%.
“이 개발은 영국과 세계가 에너지 절약 반도체 탄소 중립 사회를 향한 발걸음입니다.”라고 덧붙였습니다.