13.04.2023 by Aileen Sammler

Ηλεκτροχημικά θερμικά τρανζίστορ στερεάς κατάστασης - Μια νέα κατηγορία τρανζίστορ με μεγάλες δυνατότητες

Τα ηλεκτροχημικά θερμικά τρανζίστορ στερεάς κατάστασης (SETT) είναι μια νέα κατηγορία τρανζίστορ που μπορούν να ρυθμίζουν τη ροή θερμότητας αξιοποιώντας τις ηλεκτροχημικές ιδιότητες ορισμένων υλικών. Σύμφωνα με την αρχή της θερμοηλεκτροχημικής σύζευξης, η οποία επιτρέπει την αποτελεσματική και αντιστρεπτή μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμική.

Τα SETT αποκτούν όλο και μεγαλύτερη σημασία, επειδή έχουν τη δυνατότητα να φέρουν επανάσταση στον τομέα της θερμικής διαχείρισης, ο οποίος είναι ζωτικής σημασίας για πολλές εφαρμογές, όπως τα ηλεκτρονικά, η μετατροπή ενέργειας και η ψύξη. Προσφέρουν μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση στη συμβατική θερμική διαχείριση που θα μπορούσε να επιτρέψει πιο συμπαγή, ενεργειακά αποδοτικά και οικονομικά αποδοτικά συστήματα θερμικής διαχείρισης.

Πρώτη ανάπτυξη ενός ηλεκτροχημικού θερμικού τρανζίστορ στερεάς κατάστασης

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Hokkaido ανέπτυξαν τώρα ένα πρωτοποριακό ηλεκτροχημικό θερμικό τρανζίστορ στερεάς κατάστασης, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της ροής θερμότητας μέσω ηλεκτρικών σημάτων.

Τα παραδοσιακά θερμικά τρανζίστορ υγρής κατάστασης έχουν κρίσιμους περιορισμούς, καθώς οποιαδήποτε διαρροή θα προκαλέσει τη διακοπή της λειτουργίας της συσκευής. Μια ομάδα, με επικεφαλής τον καθηγητή Hiromichi Ohta στο Ινστιτούτο Έρευναςarch για την Ηλεκτρονική Επιστήμη στο Πανεπιστήμιο Hokkaido, κατασκεύασε το θερμικό τρανζίστορ με βάση το σταθεροποιημένο από οξείδιο του υττρίου οξείδιο του ζιρκονίου, το οποίο λειτούργησε και ως υλικό μεταγωγής, και χρησιμοποίησε ως ενεργό υλικό οξείδιο του κοβαλτίου του στροντίου. Χρησιμοποιήθηκαν ηλεκτρόδια πλατίνας για την παροχή της απαιτούμενης ισχύος για τον έλεγχο του τρανζίστορ. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η θερμική αγωγιμότητα του ενεργού υλικού ήταν συγκρίσιμη με ορισμένα θερμικά τρανζίστορ υγρής κατάστασης και η διάταξη ήταν σταθερή για δέκα κύκλους χρήσης, καθιστώντας την πιο ανθεκτική από τα περισσότερα θερμικά τρανζίστορ υγρής κατάστασης.

Το θερμικό τρανζίστορ στερεάς κατάστασης αποτελείται από μια πολυστρωματική δομή. Το ανώτερο και το κατώτερο ηλεκτρόδιο αποτελούνται από λευκόχρυσο, ενώ ως ενεργό στρώμα χρησιμοποιείται οξείδιο του κοβαλτίου του στροντίου (SrCoOx). Η κρυσταλλική δομή του οξειδίου του κοβαλτίου του στροντίου μπορεί να τροποποιηθεί λόγω ηλεκτροχημικής οξείδωσης και αναγωγής στους 280°C στον αέρα. Η θερμική αγωγιμότητα του πλήρως οξειδωμένου στρώματος οξειδίου του κοβαλτίου του στροντίου, η λεγόμενη "ενεργοποιημένη" κατάσταση, είναι ~4 φορές υψηλότερη σε σύγκριση με τη θερμική αγωγιμότητα ενός πλήρως αναγωγικού στρώματος κοβαλτίου του στροντίου, η λεγόμενη "απενεργοποιημένη" κατάσταση. (Πηγή: Yang et.al, Adv. Funct. Mater, 2023, 2214939)
Μετρήσεις με τη βοήθεια του NETZSCH PicoTR

Για τη μέτρηση της θερμικής αγωγιμότητας των θερμικών τρανζίστορ, η ομάδα research χρησιμοποίησε τη μέθοδο NETZSCH Time Domain Thermoreflectance PicoTR. Είμαστε πολύ υπερήφανοι που συμβάλλαμε σε αυτή την εξέλιξη.

Αυτή η πρωτοποριακή τεχνολογία προσφέρει νέες δυνατότητες για τη θερμική διαχείριση στα ηλεκτρονικά, ανοίγοντας το δρόμο για πιο αποδοτικές και αξιόπιστες συσκευές.

Για να μάθετε περισσότερα, κατεβάστε το ακόλουθο άρθρο research - μια δημοσίευση στο Advanced Functional Materials Journal (Advancedsciencenews.com):

Μάθετε περισσότερα για τη μέθοδο Time Domain Thermoreflectance