| cyqdesign |
2021-03-29 11:08 |
新型納米晶體管可在高電壓下保持低溫 實(shí)現(xiàn)高效的電源轉(zhuǎn)換
電源轉(zhuǎn)換器是鮮為人知的系統(tǒng)，它讓電力變得如此神奇。它們讓我們能夠插入電腦、電燈和電視機(jī)，并在瞬間將它們打開(kāi)。轉(zhuǎn)換器將墻上插座中的交流電(AC)轉(zhuǎn)化為我們電子產(chǎn)品所需的直流電(DC)。但在這個(gè)過(guò)程中，它們也會(huì)平均損失20%的能量。 a@+n
8['8ctX
[attachment=106492] %2)B.qTp&
功率轉(zhuǎn)換器的工作原理是使用功率晶體管，這些微小的半導(dǎo)體元件被設(shè)計(jì)成可以開(kāi)關(guān)和承受高電壓。設(shè)計(jì)新穎的功率晶體管以提高轉(zhuǎn)換器的效率是EPFL工程師團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)。全新晶體管設(shè)計(jì)基于納米級(jí)結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中損失的熱量要少得多，使晶體管特別適合電動(dòng)汽車(chē)和太陽(yáng)能電池板等高功率應(yīng)用。他們的研究成果剛剛發(fā)表在《自然電子學(xué)》上。 0_\@!#-sml
vSyR%
j
轉(zhuǎn)換器的散熱是由高電阻等因素造成的，這是電力電子器件的最大挑戰(zhàn)。"我們每天都能看到電能損耗的例子，比如當(dāng)你的筆記本電腦的充電器發(fā)熱時(shí)，"論文的共同作者、EPFL的POWERlab負(fù)責(zé)人Elison Matioli說(shuō)。在大功率應(yīng)用中，這就更成為一個(gè)問(wèn)題。"半導(dǎo)體元件的標(biāo)稱(chēng)電壓越高，電阻越大，"他補(bǔ)充道。例如，功率損耗會(huì)縮短電動(dòng)汽車(chē)的行駛里程，并降低可再生能源系統(tǒng)的效率。 B+)HDIPa-
Uqs J44QEZ
Matioli和他的博士生Luca Nela以及他們的團(tuán)隊(duì)一起開(kāi)發(fā)了一種晶體管，可以大幅降低電阻，并削減大功率系統(tǒng)的散熱量。更具體地說(shuō)，它的電阻不到傳統(tǒng)晶體管的一半，而電壓卻能保持在1000V以上。 $Sg5xkV,a
04npY+1
8%
EPFL技術(shù)包含了兩項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新。第一個(gè)是在元件中建立幾個(gè)導(dǎo)電通道，以便分配電流--就像在高速公路上增加新的車(chē)道一樣，讓交通更加順暢，防止交通堵塞。"我們的多通道設(shè)計(jì)分割了電流的流動(dòng)，減少了電阻和過(guò)熱，"Nela說(shuō)。 \Z~|ry0v{d
_6O \*|'6
第二項(xiàng)創(chuàng)新涉及使用氮化鎵制成的納米線，這是一種非常適合電力應(yīng)用的半導(dǎo)體材料。納米線已經(jīng)用于低功耗芯片，如智能手機(jī)和筆記本電腦中的芯片，而不是用于高電壓應(yīng)用。POWERlab展示了直徑為15納米的納米線，其獨(dú)特的漏斗狀結(jié)構(gòu)使其能夠支持高電場(chǎng)，以及超過(guò)1000V的電壓而不被擊穿。 0
| |