13.04.2023 by Aileen Sammler

Półprzewodnikowe elektrochemiczne tranzystory termiczne - nowa klasa tranzystorów o wielkim potencjale

Półprzewodnikowe elektrochemiczne tranzystory termiczne (SETT) to nowa klasa tranzystorów, które mogą regulować przepływ ciepła poprzez wykorzystanie właściwości elektrochemicznych niektórych materiałów. Działają one zgodnie z zasadą sprzężenia termo-elektrochemicznego, co pozwala na wydajną i odwracalną konwersję energii elektrycznej w energię cieplną.

SETT stają się coraz ważniejsze, ponieważ mają potencjał zrewolucjonizowania dziedziny zarządzania ciepłem, która jest kluczowa dla wielu zastosowań, takich jak elektronika, konwersja energii i chłodzenie. Oferują one obiecującą alternatywę dla konwencjonalnego zarządzania termicznego, która może umożliwić bardziej kompaktowe, energooszczędne i opłacalne systemy zarządzania termicznego.

Pierwszy półprzewodnikowy elektrochemiczny tranzystor termiczny

Naukowcy z Uniwersytetu Hokkaido opracowali przełomowy półprzewodnikowy elektrochemiczny tranzystor termiczny, który może być wykorzystywany do kontrolowania przepływu ciepła za pomocą sygnałów elektrycznych.

Tradycyjne tranzystory termiczne w stanie ciekłym mają krytyczne ograniczenia, ponieważ jakikolwiek wyciek spowoduje, że urządzenie przestanie działać. Zespół kierowany przez profesora Hiromichi Ohta z Research Institute for Electronic Science na Uniwersytecie Hokkaido skonstruował swój tranzystor termiczny w oparciu o tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru, który działał również jako materiał przełączający, i wykorzystał tlenek kobaltu strontu jako materiał aktywny. Elektrody platynowe zostały wykorzystane do dostarczenia mocy wymaganej do sterowania tranzystorem. Wyniki wykazały, że Przewodność cieplnaPrzewodność cieplna (λ z jednostką W/(m-K)) opisuje transport energii - w postaci ciepła - przez ciało o masie w wyniku gradientu temperatury (patrz rys. 1). Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, ciepło zawsze przepływa w kierunku niższej temperatury.przewodność cieplna materiału aktywnego była porównywalna z niektórymi tranzystorami termicznymi w stanie ciekłym, a urządzenie było stabilne przez dziesięć cykli użytkowania, co czyni je bardziej trwałym niż większość tranzystorów termicznych w stanie ciekłym.

Półprzewodnikowy tranzystor termiczny składa się z wielowarstwowej struktury. Górna i dolna elektroda składa się z platyny, podczas gdy tlenek kobaltu strontu (SrCoOx) jest używany jako warstwa aktywna. Struktura krystaliczna tlenku kobaltu strontu może być modyfikowana poprzez elektrochemiczne UtlenianieUtlenianie może opisywać różne procesy w kontekście analizy termicznej.utlenianie i redukcję w temperaturze 280°C w powietrzu. Przewodność cieplnaPrzewodność cieplna (λ z jednostką W/(m-K)) opisuje transport energii - w postaci ciepła - przez ciało o masie w wyniku gradientu temperatury (patrz rys. 1). Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, ciepło zawsze przepływa w kierunku niższej temperatury.Przewodność cieplna w pełni utlenionej warstwy tlenku kobaltu strontu, tzw. stan "włączony", jest ~4 razy wyższa w porównaniu do przewodności cieplnej w pełni zredukowanej warstwy kobaltu strontu, tzw. stan "wyłączony". (Źródło: Yang et.al, Adv. Funct. Mater, 2023, 2214939)
Pomiary za pomocą NETZSCH PicoTR

Aby zmierzyć przewodność cieplną tranzystorów termicznych, zespół badawczyarch wykorzystał metodę termorefleksji w dziedzinie czasu NETZSCH PicoTR . Jesteśmy bardzo dumni, że mogliśmy przyczynić się do tego rozwoju.

Ta przełomowa technologia oferuje nowe możliwości zarządzania ciepłem w elektronice, torując drogę do bardziej wydajnych i niezawodnych urządzeń.

Aby dowiedzieć się więcej, pobierz poniższe badaniaarch artykuł - publikacja w Advanced Functional Materials Journal (Advancedsciencenews.com):

Dowiedz się więcej o metodzie termorefleksji w domenie czasowej