新的纳米晶体管在高电压下保持低温吴欢

新的纳米晶体管在高电压下保持低温

电源转换器是鲜为人知的系统，它使电如此神奇。它们使我们能够插入计算机，灯具和电视，并迅速打开它们。

转换器将墙上插座发出的交流电转换为电子设备所需的直流电的精确水平但是在此过程中，它们平均还会损失多达20％的能量。

功率转换器通过使用功率晶体管来工作，功率晶体管是设计用来打开和关闭并承受高压的微型半导体组件。

设计新颖的功率晶体管以提高转换器的效率是EPFL工程师团队的目标。凭借其全新的晶体管设计，转换过程中损失的热量少得多，从而使晶体管特别适合于电动汽车和太阳能电池板等大功率应用。他们的发现刚刚发表在《自然电子》上。

的散热在转换器是由高电阻，除其他因素外，这是在功率电子器件的最大挑战引起的。EPFL POWERlab负责人，论文的合著者Elison Matioli说：“我们每天都会看到电力损耗的例子，例如笔记本电脑的充电器发热时。

在大功率应用中，这甚至成为一个问题。他补充说：“半导体元件的标称电压越高，电阻就越大。” 例如，功率损耗会缩短电动汽车的行驶距离，并降低可再生能源系统的效率。

Matioli及其博士 学生Luca Nela及其团队开发了一种晶体管，该晶体管可以大大降低电阻并减少大功率系统中的散热量。更具体地说，它的电阻小于传统晶体管的一半，同时保持超过1,000 V的电压。EPFL技术结合了两项关键创新。

第一种方法是在组件中构建几个导电通道，以分配电流-就像添加到高速公路上的新车道一样，以使交通更顺畅地流动并防止交通拥堵。Nela说：“我们的多通道设计可分流电流，从而降低电阻和过热。”

第二项创新涉及使用由氮化镓制成的纳米线，氮化镓是一种适用于电源应用的半导体材料。纳米线已经用于低功耗芯片，例如智能手机和笔记本电脑中的芯片，而不是用于高压应用中。POWERlab展示了直径为15 nm的纳米线，并具有独特的漏斗状结构，使其能够支持高电场，并能承受超过1,000 V的电压而不会击穿。

由于这两项创新的结合，晶体管可以在大功率系统中提供更高的转换效率。“我们使用倾斜的纳米线构建的原型的性能是文献中最好的GaN功率器件的两倍，” Matioli说。

尽管工程师的技术仍处于试验阶段，但大规模生产不应有任何主要障碍。“增加更多的通道是一件很琐碎的事，我们的纳米线的直径是英特尔制造的小型晶体管的两倍，” Matioli说。该团队已为其发明申请了多项专利。

随着更广泛地采用电动汽车，对在高压下能有效执行的芯片的需求将激增，因为更高效的芯片可直接转换成更长的距离。几家主要制造商已表示有兴趣与Matioli合作，以进一步开发该技术。

长沙白癜风医院医生

郑州男科医院

南京京科割包皮

杭州哪家治白癜风好

武汉治疗失眠症医院