XDA智能手机网 - 第一智能手机评述媒体
科技您的位置:首页 >科技 >

通过近距离观察晶体管来节约能源

发布时间:2019-01-24 10:39:59 来源:

Friedrich-Alexander-UniversitätErlangen-Nürnberg(FAU)的研究人员已经开发出一种简单而准确的方法来寻找最新一代碳化硅晶体管中的缺陷。这将加速未来开发更节能的晶体管的过程。他们现在已经公布了他们的发现在杂志通信物理。

提高电力电子设备的效率是在我们高科技世界中节约能源的一种方式。正是这些部件确保来自光伏或风力发电站的电力被馈送到电网中,列车的牵引单元从架空线路供应电流,并且能量从电池传递到电动和混合动力车辆中的发动机。然而,与此同时,理想情况下,这些组件应尽可能少地使用电力。如果不是,则不必要地产生热量,需要额外的复杂冷却系统并且因此浪费能量。

这是由标准半导体材料硅制成的元件在其固有材料特性的基础上达到其极限的地方。然而,有一个更合适的替代方案:碳化硅,或简称SiC,由硅和碳制成的化合物。它的特性不言而喻:它可承受高压,即使在高温下也能工作,具有化学稳定性,能够在高开关频率下工作,从而实现更高的能效。SiC元件已经成功使用了好几年了。

调查电荷诱捕

由碳化硅制成的电力电子开关(简称为场效应晶体管或MOSFET)基于SiC与在其上沉积或生长的非常薄的氧化硅层之间的界面工作。然而,正是这种接口给研究人员带来了巨大挑战:在制造过程中,在接口处产生了不希望的缺陷,这些缺陷会捕获电荷载流子并减少器件中的电流。因此,如果我们要充分利用材料提供的潜力,研究这些缺陷至关重要。

发现模式

传统的测量技术通常是在考虑硅MOSFET器件的情况下开发的,而忽略了这些缺陷的存在。虽然有其他可用的测量技术,但它们更复杂和耗时,并且不适合大规模使用或根本不适合用于成品部件。这就是为什么FAU应用物理学主席的研究人员决定专注于寻找新的,改进的方法来研究界面缺陷 - 并且它们是成功的。他们注意到界面缺陷始终遵循相同的模式。“我们将这种模式转化为数学公式,”博士候选人马丁·豪克解释道。'使用该公式为我们提供了一种在计算中考虑界面缺陷的巧妙方法。

在使用由研究人员的工业合作伙伴Infineon Technologies Austria AG及其子公司KompetenzzentrumfürAutomobil-&Industrie-Elektronik GmbH专门设计的晶体管进行的实验中,极其简单的方法也被证明是高度准确的。仔细研究场效应晶体管的内核,现在可以改善和缩短创新周期。使用这种方法,可以准确,快速和简单地评估旨在减少缺陷的过程,并且可以相应地加速开发新的,更节能的电力电子器件。

热点推荐
随机文章