Lämmönsiirron hallintaa transistorilla

08.11.2023

UCLA-lampojohtavuuden-transistori-350-t.jpgUCLA:n tutkijaryhmä on julkistanut laatuaan ensimmäisen vakaan ja täysin solid-state -lämpötransistorin, joka ohjaa puolijohdelaitteen lämpöliikettä sähkökentän avulla.

Ryhmän tutkimustyö kertoo laitteen toiminnasta ja sen mahdollisista sovelluksista. Huippunopeudellaan ja suorituskyvyllään transistori voisi avata uusia rajoja tietokonesirujen lämmönhallinnassa atomitason suunnittelun ja molekyylitekniikan avulla. Edistyminen voisi myös edistää ymmärrystä siitä, kuinka lämpö säätelee ihmiskehossa.

"Tarkka lämmön virtauksen materiaalien läpi on ollut fyysikkojen ja insinöörien pitkäaikainen, mutta vaikeasti toteutettava unelma", sanoi professori Yongjie Hu UCLA Samueli School of Engineeringistä.

"Tämä uusi suunnitteluperiaate ottaa suuren harppauksen unelmaa kohti, koska se hallitsee lämmön liikettä sähkökentän päälle-pois -kytkemällä, aivan transistoreilla."

Perinteiset jäähdytyselementit vetävät passiivisesti lämpöä pois kuumista pisteistä, mutta haasteena on ollut löytää dynaamisempi säädin lämmön aktiiviseen säätelyyn.

Uusi lämpötransistori, joka pystyy tarjoamaan kenttävaikutelman (materiaalin lämmönjohtavuuden modulaatio ulkoisen sähkökentän avulla) ja täysin kiinteän tilan tarjoaa korkean suorituskyvyn ja yhteensopivuuden puolijohteiden integroitujen piirien valmistusprosessi kanssa.

Ryhmän suunnitelmassa on kenttävaikutus atomirajapinnan varausdynamiikassa, mikä mahdollistaa korkean suorituskyvyn mitättömän käyttötehon avulla vaihtaa ja vahvistaa lämpövirtaa jatkuvasti.

Uudenlaiset lämpötransistorit saavuttivat ennätyskorkean suorituskyvyn yli 1 megahertsin kytkentänopeudella. Ne tarjoavat myös 1300 % viritettävyyden lämmönjohtavuudessa ja luotettavan suorituskyvyn yli miljoonan kytkentäjakson ajan.

Tiimin proof-of-concept -suunnitelmassa valmistetaan itsekoostuva molekyylirajapinta, joka toimii lämpöliikkeen kanavana. Sähkökentän kytkeminen päälle ja pois kolmannen terminaalin portin kautta säätelee lämpövastusta atomirajapintojen yli ja mahdollistaa siten lämmön siirtymisen materiaalin läpi tarkasti.

Tutkimus esittelee skaalautuvan teknologian innovaation kestävän energian sirujen valmistuksessa ja suorituskyvyssä. Hu ehdotti, että konsepti tarjoaa myös uuden tavan ymmärtää ihmiskehon lämmönhallintaa.

"Hyvin perustasolla alusta voisi tarjota oivalluksia elävien solujen molekyylitason mekanismeista", Hu lisäsi.

Aiheesta aiemmin:

Elektroniaaltojen kuljettama lämpö

Lämmönhallintaa nanoelektroniikalle

Pinta-aallot nanorakenteita viilentämään
11.04.2024Kudottavia ohuita puolijohdekuituja
10.04.20242D-antenni tehostaa hiilinanoputkien valontuottoa
09.04.2024Lisää tiedonsiirtokapasiteettia langattomaan viestintään
08.04.2024Korkealaatuisia mikroaaltosignaaleja fotonisirulta
05.04.2024Kahden konstin grafeeni
04.04.2024Kohti utopistisia verkkoja
03.04.2024Lehtipihan hyönteinen inspiroi näkymättömyysrakenteita
02.04.2024Aivojen inspiroima langaton anturijärjestelmä
01.04.2024Uusi energiatehokas mikroelektroninen rakenne
29.03.2024Harppaus kohti valon nopeita tietokoneita

Siirry arkistoon »