Bristol Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, daha hızlı iletişim sistemlerine ve daha iyi enerji tasarrufu sağlayan elektroniklere olanak sağlayacak bir yöntem keşfettiler.
Bu atılım, bir cihaz içindeki elektrik alanının uzaktan nasıl ölçüleceğinin belirlenmesiyle gerçekleştirildi. Yarıiletken Cihaz ilk kez. A yarıiletken Silikon gibi elektronik cihazlarda elektrik akımını kontrol etmek için kullanılabilen bir malzemedir.
Şimdi, bugün yayınlanan bu yeni çalışmada Doğa ElektroniğiBilim adamları, bu elektrik alanının tam olarak nasıl ölçüleceğini özetliyor; bu, daha hızlı, daha güvenilir ve aynı zamanda enerji açısından daha verimli olma potansiyeline sahip yeni nesil güç ve radyo frekanslı elektronik cihazların geliştirilebileceği anlamına geliyor.
Yarı iletken cihaz tasarımı deneme yanılma yoluyla yapılabilir, ancak daha yaygın olarak gerçek hayattaki uygulamalar için yarı iletken cihazların üretiminin temelini oluşturan bir cihaz simülasyonuna dayanır. Bunlar yeni ve gelişmekte olan yarı iletken malzemeler olduğunda, bu simülasyonların gerçekte ne kadar doğru ve doğru olduğu genellikle bilinmiyordu.
Bristol Üniversitesi Fizik Okulu'ndan Prof Martin Kuball şunları söyledi: "Yarı iletkenler pozitif veya negatif yükleri iletecek şekilde yapılabilir ve bu nedenle akımı modüle edecek ve manipüle edecek şekilde tasarlanabilir. Bununla birlikte, bu yarı iletken cihazlar Silikon ile sınırlı değildir; Galyum Nitrür (örneğin mavi LED'lerde kullanılır) dahil daha birçokları vardır. Örneğin bir güç hattından gelen AC akımını DC akıma dönüştüren ve atık ısı olarak enerji kaybına neden olan bu yarı iletken cihazlar; örneğin dizüstü bilgisayarınıza bakın, güç tuğlası ısınıyor, hatta ısınıyor. Verimliliği artırabilir ve bu atık ısıyı azaltabilirsek enerji tasarrufu sağlayacağız.
“Biri bir başvuruda bulunur Voltaj elektronik bir cihaza bağlanır ve bunun sonucunda uygulamada kullanılan bir çıkış akımı vardır. Bu elektronik cihazın içerisinde bu cihazın nasıl çalışacağını, ne kadar süre çalışacağını ve ne kadar iyi çalıştığını belirleyen bir elektrik alanı bulunmaktadır. Cihazın çalışması için çok önemli olan bu elektrik alanını gerçekte hiç kimse ölçemezdi. Doğruluğunu gerçekten test edemediğiniz sürece güvenilmesi zor olan simülasyona her zaman güveniliyordu.”
Bu yeni malzemelerden iyi performans ve uzun ömürlü elektronik cihazlar yapmak için araştırmacıların, elektrik alanlarının bozulma veya arızaya neden olacak kritik değeri aşmadığı en uygun tasarımı bulmaları önemlidir. Uzmanlar, Silikon yerine Galyum Nitrür ve Galyum Oksit gibi yeni ortaya çıkan malzemeleri kullanarak sırasıyla daha yüksek frekansta ve daha yüksek voltajda çalışmaya olanak tanıyarak enerji kaybını azaltan yeni devrelerin mümkün olmasını planlıyor. Bristol Üniversitesi grubu tarafından yayınlanan bu çalışma, bu yeni cihazlardaki elektrik alanının doğrudan ölçülmesini sağlayacak optik bir araç sağlayacaktır. Bu, ulusal şebekeyi besleyen güneş veya rüzgar türbini istasyonları, elektrikli arabalar, trenler ve uçaklar gibi uygulamalarda gelecekte verimli güç elektroniğinin temelini oluşturacaktır. Enerji kaybının azalması, toplumların ilk etapta eskisi kadar enerji üretmesine gerek olmadığı anlamına gelir.
Prof Kuball, “Bu cihazların daha yüksek voltajda çalıştırıldığı göz önüne alındığında, bu aynı zamanda cihazlardaki elektrik alanlarının da daha yüksek olması anlamına geliyor ve bu da cihazların daha kolay arızalanabileceği anlamına geliyor. Geliştirdiğimiz yeni teknik, cihazlardaki elektrik alanlarını ölçmemize olanak tanıyor ve cihaz simülasyonlarının doğru kalibrasyonunu sağlıyor, bu da elektronik cihazları elektrik alanlarının kritik sınırları aşmayacağı ve arızalanmayacağı şekilde tasarlıyor."
Prof Kuball ve ekibi, cihazlarını geliştirecek tekniği uygulamak için sektörün önemli paydaşlarıyla birlikte çalışmayı planlıyor teknoloji. Akademik bir bağlamda, ultra geniş bant aralıklı cihaz teknolojisini gerçeğe dönüştürmek için bu tekniği kullanmak üzere ortak oldukları 12 milyon ABD Doları tutarındaki ABD Enerji Bakanlığı (DOE) ULTRA merkezi içindeki ortaklarla etkileşime geçecekler ve bu sayede 10 milyon doların üzerinde enerji tasarrufu sağlayacaklar. Dünya genelinde %XNUMX.
“Bu gelişme İngiltere'nin ve dünyanın enerji tasarrufu geliştirmesine yardımcı oluyor yarıiletken Cihazlar karbon nötr bir topluma doğru atılmış bir adımdır” diye ekledi.