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usdt自动充值(www.payusdt.vip):新型纳米晶体管可在高电压下保持低温 实现高效的电源转换

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电源转换器是鲜为人知的系统,它让电力变得云云神奇。它们让我们能够插入电脑、电灯和电视机,并在瞬间将它们打开。转换器将墙上插座中的交流电(AC)转化为我们电子产物所需的直流电(DC)。但在这个历程中,它们也会平均损失20%的能量。

功率转换器的事情原理是使用功率晶体管,这些细小的半导体元件被设计成可以开关和遭受高电压。设计新颖的功率晶体管以提高转换器的效率是EPFL工程师团队的目的。全新晶体管设计基于纳米级结构,在转换历程中损失的热量要少得多,使晶体管稀奇适合电动汽车和太阳能电池板等高功率应用。他们的研究功效刚刚揭晓在《自然电子学》上。

转换器的散热是由高电阻等因素造成的,这是电力电子器件的最大挑战。"我们天天都能看到电能消耗的例子,好比当你的条记本电脑的充电器发烧时,"论文的配互助者、EPFL的POWERlab认真人Elison Matioli说。在大功率应用中,这就更成为一个问题。"半导体元件的标称电压越高,电阻越大,"他弥补道。例如,功率消耗会缩短电动汽车的行驶里程,并降低可再生能源系统的效率。

Matioli和他的博士生Luca Nela以及他们的团队一起开发了一种晶体管,可以大幅降低电阻,并削减大功率系统的散热量。更详细地说,它的电阻不到传统晶体管的一半,而电压却能保持在1000V以上。

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EPFL手艺包罗了两项要害创新。第一个是在元件中确立几个导电通道,以便分配电流--就像在高速公路上增添新的车道一样,让交通加倍顺畅,防止交通堵塞。"我们的多通道设计支解了电流的流动,削减了电阻和过热,"Nela说。

第二项创新涉及使用氮化镓制成的纳米线,这是一种异常适合电力应用的半导体质料。纳米线已经用于低功耗芯片,如智能手机和条记本电脑中的芯片,而不是用于高电压应用。POWERlab展示了直径为15纳米的纳米线,其怪异的漏斗状结构使其能够支持高电场,以及跨越1000V的电压而不被击穿。

得益于这两项创新的连系,多通道设计使更多的电子得以流动,漏斗结构增强了纳米线的电阻,晶体管可以在大功率系统中提供更高的转换效率。"我们使用倾斜纳米线打造的原型机的性能是现在最好的GaN功率器件的两倍,"Matioli说。

虽然工程师们的手艺还处于实验阶段,但大规模生产应该不会有什么大的障碍。"增添更多的通道是一件相当噜苏的事情,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。该团队已经为他们的发现申请了多项专利。

随着电动汽车的普遍应用,对能够在高电压下高效运行的芯片的需求将蓬勃生长,由于更高效的芯片可以直接转化为更长的续航里程。一些主要的制造商已经示意有兴趣与Matioli互助,进一步开发这项手艺。

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