上海光辉电子元件有限公司

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科技:我们如何设计不会过热的电子设备?
发布时间:2020-06-22 16:24 来源:互联网

导语:你之前已经感受到了热量,智能手机在运行导航应用程序或笔记本电脑时会变热,因为你的膝盖太热了。电子设备产生的热量不仅会惹恼用户。热引起的空隙和裂缝会导致芯片和电路失效。

现在,斯坦福大学领导的工程团队已经开发出一种方法,不仅可以管理热量,还可以帮助远离精密设备。研究人员在上面写道,他们描述了一种热敏晶体管,一种纳米级开关,可以将热量从电子元件中传导出去,并使其免受其破坏性影响。开发一种实用的热敏晶体管可能会改变我们设计电子产品的方式。

研究人员多年来一直在努力开发热交换器。以前的热晶体管证明太大,太慢并且不够灵敏,不适合实际使用。挑战在于找到一种可以反复切换的纳米级技术,具有大的热到冷切换对比度,并且没有移动部件。研究者们的团队通过一层薄薄的二硫化钼(一种由分层原子组成的半导体晶体)开始克服了这些障碍。这种材料仅10纳米厚,在室温下有效,可以集成到当今的电子产品中,这是使该技术切实可行的关键因素。

为了使这种导热半导体成为类似晶体管的开关,研究人员将这种材料浸泡在含有大量锂离子的液体中。当向系统施加小电流时,锂原子开始注入晶体层,从而改变其导热特性。随着锂浓度增加,热晶体管关断。研究人员发现这是因为锂离子将晶体的原子分开。这使得热量难以通过。

他将热晶体管比作汽车的恒温器。当汽车冷却时,恒温器关闭,防止冷却液流动,发动机保持热量。随着发动机变暖,恒温器打开,冷却液开始移动,使发动机保持在最佳温度。研究人员设想连接到计算机芯片的热晶体管可以打开和关闭,以帮助限制敏感电子设备的热损伤。

除了实现动态热控制外,该团队的结果还为锂离子电池失效的原因提供了新的见解。由于电池中的多孔材料注入锂,它们会阻碍热量流动并导致温度升高。考虑这个过程对于设计更安全的电池至关重要。

在更遥远的未来,研究人员设想可以将热晶体管安排在电路中以使用热逻辑进行计算,就像半导体晶体管使用电力计算一样。但是,尽管受纳米级热量控制潜力的激发,研究人员表示,这项技术可与70年前第一批电子晶体管的技术相媲美,甚至发明者也无法完全想象他们所做的事情。然而,第一次,实用的纳米级热晶体管是可以实现的。

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