現代電子設備在使用過程中會產生大量被廢棄的熱量——這也是為什么筆記本電腦和手機等設備在使用時會變熱,所以它們都需要冷卻解決方案。在過去十年中,已經對利用電管理熱量進行測試,這促進了電化學熱晶體管的發展,這種器件可以用來通過電信號控制熱量流動。目前,液態熱晶體管已投入使用,但存在嚴重的限制,主要是,任何泄漏都會導致設備停止工作。
北海道大學電子科學研究所的Hiromichi Ohta教授領導的一個研究小組開發了第一個固態電化學熱晶體管。他們的發明比目前的液態熱晶體管更穩定,且同樣有效。
Ohta解釋道:“熱晶體管大致由兩種材料組成,即活性材料和開關材料。活性材料具有可變的熱導率,而開關材料則用于控制活性材料的熱導率。”
該團隊在對氧化釔穩定的氧化鋯基底上制造他們的熱晶體管,該基底也用作開關材料,并使用氧化鍶鈷作為活性材料。鉑電極用于提供控制晶體管所需的功率。
活性材料在“開”狀態下的熱導率與一些液態熱晶體管相當。通常,活性材料在“開”狀態下的熱導率比“關”狀態下高四倍。此外,該晶體管在10個使用周期內都能保持穩定,優于目前的一些液態熱晶體管。這一結論是通過在20多個單獨制造的熱晶體管進行測試而得出的,確保了結果的可信性。唯一的缺點是該測試需要的工作溫度約300°C。
Ohta總結道:“我們的發現表明,固態電化學熱晶體管具有與液態電化學熱晶體管一樣有效的潛力,并突破了后者的任何限制。開發實用熱晶體管的主要障礙是開關材料的高電阻,以及工作溫度高。這將是我們未來研究的重點。”

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