Para ilmuwan mengembangkan teknik hemat energi yang membuka jalan bagi masyarakat netral karbon
Spotlight

Para ilmuwan mengembangkan teknik hemat energi yang membuka jalan bagi masyarakat netral karbon


Mengukur medan listrik dalam perangkat semikonduktor: Skema menunjukkan distribusi medan listrik di saluran transistor GaN; sinar laser menyoroti sifat generasi harmonik kedua (SHG) dari teknik ini. Kredit: Yuke Cao

Para peneliti di University of Bristol telah menemukan metode yang memungkinkan sistem komunikasi lebih cepat dan elektronik hemat energi yang lebih baik.

Terobosan itu dibuat dengan menetapkan cara mengukur medan listrik dari jarak jauh di dalam perangkat semikonduktor untuk pertama kalinya. Semikonduktor adalah bahan, seperti Silikon, yang dapat digunakan dalam perangkat elektronik untuk mengontrol arus listrik.

Sekarang, dalam studi baru ini, yang diterbitkan hari ini di Elektronik Alam, para ilmuwan menguraikan bagaimana secara tepat mengukur medan listrik ini, yang berarti daya generasi berikutnya dan perangkat elektronik frekuensi radio dapat dikembangkan yang berpotensi menjadi lebih cepat, dan lebih andal, serta lebih hemat energi.

Desain perangkat semikonduktor dapat berupa trial and error, meskipun lebih umum didasarkan pada simulasi perangkat yang kemudian memberikan dasar untuk pembuatan perangkat semikonduktor untuk aplikasi kehidupan nyata. Ketika ini adalah bahan semikonduktor baru dan muncul, sering tidak diketahui seberapa akurat dan benar simulasi ini sebenarnya.

Prof Martin Kuball dari Fakultas Fisika Universitas Bristol mengatakan: “Semikonduktor dapat dibuat untuk menghantarkan muatan positif atau negatif dan oleh karena itu dapat dirancang untuk memodulasi dan memanipulasi arus. Namun, perangkat semikonduktor ini tidak berhenti pada silikon, ada banyak lainnya. termasuk Gallium Nitrida (digunakan dalam LED biru misalnya).Perangkat semikonduktor ini, yang misalnya mengubah arus AC dari saluran listrik menjadi arus DC, mengakibatkan hilangnya energi sebagai limbah panas—lihat laptop Anda misalnya, power brick semakin panas atau bahkan panas, jika kita dapat meningkatkan efisiensi dan mengurangi limbah panas ini, kita akan menghemat energi.

“Seseorang menerapkan tegangan ke perangkat elektronik, dan akibatnya ada arus keluaran yang digunakan dalam aplikasi. Di dalam perangkat elektronik ini terdapat medan listrik yang menentukan bagaimana perangkat ini bekerja dan berapa lama akan beroperasi dan seberapa baik pengoperasiannya. adalah. Tidak ada yang benar-benar dapat mengukur medan listrik ini, sangat mendasar bagi pengoperasian perangkat. Seseorang selalu mengandalkan simulasi yang sulit dipercaya kecuali Anda benar-benar dapat menguji keakuratannya.”

Untuk membuat perangkat elektronik berkinerja baik dan tahan lama dari bahan-bahan baru ini, penting bagi para peneliti untuk menemukan desain yang optimal, di mana medan listrik tidak melebihi nilai kritis yang akan mengakibatkan degradasi atau kegagalannya. Para ahli berencana untuk menggunakan bahan baru yang muncul seperti Gallium Nitrida dan Gallium Oksida daripada Silicon, yang memungkinkan operasi pada frekuensi yang lebih tinggi dan pada tegangan yang lebih tinggi, masing-masing, sehingga sirkuit baru dimungkinkan yang mengurangi kehilangan energi. Karya yang diterbitkan oleh grup Universitas Bristol ini akan menyediakan alat optik untuk memungkinkan pengukuran langsung medan listrik di dalam perangkat baru ini. Ini akan mendukung elektronika daya yang efisien di masa depan dalam aplikasi seperti stasiun turbin surya atau angin yang masuk ke jaringan nasional, mobil listrik, kereta api, dan pesawat. Berkurangnya kehilangan energi berarti masyarakat tidak perlu memproduksi energi sebanyak itu.

Prof Kuball mengatakan: “Mengingat bahwa perangkat ini dioperasikan pada tegangan yang lebih tinggi, ini juga berarti medan listrik di perangkat lebih tinggi dan ini berarti mereka dapat gagal lebih mudah. ​​Teknik baru yang kami kembangkan memungkinkan kami untuk mengukur medan listrik di dalam perangkat. , memungkinkan kalibrasi akurat dari simulasi perangkat yang pada gilirannya merancang perangkat elektronik sehingga medan listrik tidak melebihi batas kritis dan gagal.”

Prof Kuball dan timnya berencana untuk bekerja dengan pemegang saham industri utama untuk menerapkan teknik untuk memajukan teknologi perangkat mereka. Dalam konteks akademis, mereka akan terlibat dengan mitra di pusat ULTRA Departemen Energi AS (DOE) senilai $12 juta, tempat mereka bermitra, untuk menggunakan teknik ini untuk membuat teknologi perangkat celah pita ultra lebar menjadi kenyataan, memungkinkan penghematan energi lebih dari 10% di seluruh dunia.

“Perkembangan ini membantu Inggris dan dunia untuk mengembangkan perangkat semikonduktor hemat energi, yang merupakan langkah menuju masyarakat netral karbon,” tambahnya.


Materi baru untuk membuka jalan bagi perangkat elektronik yang lebih efisien


Informasi lebih lanjut:
Pemetaan medan listrik perangkat semikonduktor celah pita lebar pada resolusi submikrometer, Elektronik Alam (2021). DOI: 10.1038 / s41928-021-00599-5, www.nature.com/articles/s41928-021-00599-5

Teknik ini dikembangkan sebagai bagian dari proyek Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC).

Disediakan oleh Universitas Bristol

Kutipan: Ilmuwan mengembangkan teknik hemat energi yang membuka jalan menuju masyarakat netral karbon (2021, 21 Juni) diperoleh 21 Juni 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-06-scientists-energy-technique-paving-carbon.html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari transaksi wajar apa pun untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran SGP Hari Ini