اخبار فناوری، اخبارتکنولوژی، اخبار علمی و پزشکی، شبکه های اجتماعی، کسب و کار و استارتاپ ها

دستیابی به موفقیت در زمینه صرفه جویی در مصرف انرژی – راهی بسوی یک جامعه عاری از کربن

محققان دانشگاه بریستول روشی را کشف کرده اند که امکان ایجاد سیستم های ارتباطی سریعتر و الکترونیک کم مصرف را فراهم می کند. دستیابی به موفقیت با ایجاد چگونگی اندازه گیری از راه دور میدان الکتریکی درون دستگاه نیمه هادی برای اولین بار صورت گرفته است. نیمه هادی ماده ای مانند سیلیکون است که می تواند در دستگاه های الکترونیکی برای کنترل جریان الکتریکی استفاده شود.

0

به گزارش تماس نیوز و به نقل از  scitechdaily در این مطالعه جدید ، که در 21 ژوئن 2021 ، در Nature Electronics منتشر شده است ، دانشمندان شرح می دهند که چگونه این میدان الکتریکی را تعیین کنند ، به این معنی که دستگاه های الکترونیکی با قدرت و فرکانس رادیویی نسل بعدی می توانند تولید شوند که دارای پتانسیل سریع تر هستند و قابل اطمینان تر ، و همچنین دارای مصرف انرژی کمتر خواهند بود.

طراحی دستگاه نیمه هادی می تواند بصورت آزمون و خطا باشد ، گرچه معمولاً طراحی آنها براساس شبیه سازی است و پس از آن است که زمینه را برای تولید دستگاه های نیمه هادی برای کاربردهای واقعی فراهم می شود. ما وقتی مواد نیمه هادی جدید و در حال ظهوری هستند ، غالباً مشخص نیست که این شبیه سازی ها در واقع چقدر دقیق و صحیح هستند.

پروفسور مارتین کوبال از دانشکده فیزیک دانشگاه بریستول می گوید: “می توان نیمه هادی ها را برای حمل بارهای مثبت یا منفی ایجاد کرد و بنابراین می تواند برای تعدیل و دستکاری جریان الکتریکی طراحی شود. با این حال دستگاه های نیمه هادی سیلیکونی متوقف نمی شوند ، اما موارد دیگری از جمله گالیم نیترید (به عنوان مثال در LED های آبی استفاده می شود) وجود دارد. در دستگاه های نیمه هادی ، که به عنوان مثال جریان AC را از یک خط برق به یک جریان DC تبدیل می کنند در ثر ایجاد گرما باعث اتلاف انرژی می شوند. اگر بتوانیم کارایی را بهبود بخشیم و این گرمای اتلاف را کاهش دهیم ، در مصرف انرژی صرفه جویی خواهیم کرد.

برای ساختن عملکرد خوب و دستگاههای الکترونیکی با دوام از مواد جدید ، مهم است که محققان طراحی بهینه را کشف کنند ، جایی که میدانهای الکتریکی از حد بحرانی که منجر به تخریب یا خرابی آنها می شود ، فراتر نرود. کارشناسان قصد دارند از مواد تازه در حال ظهور مانند گالیم نیترید و گالیم اکسید به جای سیلیکون استفاده کنند که به ترتیب امکان کار در فرکانس بالاتر و ولتاژ بالاتر را فراهم می کنند ، به طوری که مدارهای جدیدی پدید می آیند که اتلاف انرژی را کاهش می دهد.

این فناوری منتشر شده توسط گروه دانشگاه بریستول ابزاری نوری برای امکان اندازه گیری مستقیم میدان الکتریکی در این دستگاه های جدید فراهم می کند. این امر باعث پشتیبانی الکترونیکی قدرت کارآمد آینده در برنامه هایی مانند ایستگاه های توربین خورشیدی یا بادی که به شبکه سراسری، اتومبیل های برقی ، قطارها و هواپیماها متصل هستند ، می شود. کاهش اتلاف انرژی به این معنی است که جوامع در وهله اول نیازی به تولید انرژی اضافی نخواهند داشت.

پروفسور کوبال همچنین می گوید: “با توجه به اینکه این دستگاه ها در ولتاژ بالاتر کار می کنند ، این به معنای بالاتر بودن میدان های الکتریکی در آنهااست و این به معنی این است که آنها می توانند سریعتر خراب شوند. تکنیک جدیدی که ما توسعه داده ایم به ما امکان می دهد تا میدان های الکتریکی را در داخل دستگاه به حداقل برسانیم که امکان کالیبراسیون دقیق شبیه سازی دستگاه را فراهم می کند کهنتیجه آن طراحی دستگاه های الکترونیکی است که میدان های الکتریکی در آنها  از حد بحرانی فراتر نرود و خراب نشوند. “

پروفسور کوبال و تیم او قصد دارند با ذینفعان اصلی  آن صنعت همکاری کنند تا این فن آوری را برای پیشرفت سیستم های خود به کار گیرند. در یک زمینه دانشگاهی ، آنها با شرکای خود در وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) 12 میلیون دلاری درگیر خواهند شد ، آنها در این همکاری از این روش برای تحقق بخشیدن به فناوری دستگاه باند گپ فوق العاده گسترده استفاده خواهند کرد که باعث صرفه جویی  10%در انرژی در سراسر کره زمین خواهد شد.

وی افزود: “این پیشرفت به انگلستان و جهان کمک می کند تا دستگاه های نیمه هادی کم مصرف را تولید کنند ، که گامی به سوی یک جامعه بی کربن است.”

این تکنیک به عنوان بخشی از پروژه شورای تحقیقات مهندسی و علوم فیزیکی (EPSRC) توسعه یافته است.

پیام بگذارید