得州研究人员演示高效硅基热电发生器 成本低

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核心提示:得克萨斯大学达拉斯分校(University of Texas at Dallas)的一名物理学家与得州仪器公司(Texas Instruments Inc)相互战略合作,演示了由纳米硅热电堆制造的热电处于器(TEG)。

盖世汽车讯 据外媒报道,得克萨斯大学达拉斯分校(University of Texas at Dallas)的一名物理学家与得州仪器公司(Texas Instruments Inc)相互战略合作,演示了由纳米硅热电堆制造的热电处于器(TEG),而这名热电堆是在工业硅互补金属氧化物半导体(CMOS)生产线上制造。 

在接近室温的环境下,哪些地方地方热电处于器表现出较高的比功率发电能力,达到29 μW cm−2 K−2。研究人员说,CMOS工艺才能提供高面积密度和低填充率热电偶,并控制电阻和热阻抗,好多好多 会产生高功率。一起去,研究人员发现,当热电偶深层减小时,TEG功率也显著增加,这为下一步的研究提供了新的路径。据介绍,TEG硅集成电路边际成本很低,能不还里能 无缝集成到大规模的硅CMOS微电子电路中。 

这项研究将极大地影响电子电路的冷却最好的辦法 ,为物联网传感器提供动力。研究人员Mark Lee表示:“通常来说,余热无处找不到,比如汽车发动机产生的热量。有时候,哪些地方地方热量一般都自然消散了。然能不还里能 形成稳定的温差,即便是很小的温差,才能不还里能 把其中有些热量转化为电能,用来运行电子设备。” 十字路口下方的传感器便是热电动力范例。Lee教授表示:“轮胎摩擦与生光产生的热量能不还里能 被收集,有时候路面下的材料更冷。好多好多 ,不前要把它们挖到来换电池。” 

推广热电收集的主要障碍在于传输速度和成本。“热电发电非常昂贵。所使用的材料要么很稀有,要么有毒,有时候不容易与基本的半导体技术兼容。”好多好多 技术依赖于硅,这是地壳中第二丰富的元素。自20世纪500年代以来,硅2个劲被认为是性能较差的热电材料,有时候晶体形态学 过大。5008年,新研究表明硅纳米线的表现更好。纳米线能不还里能 被定义为有一种在横向上被限制在5000纳米以下(纵向如此限制)的一维形态学 ,一纸张的深层共若果8万纳米。 有时候,让让.我都 2个劲如此成功地制发明有用的硅热电处于器。其中2个 问題是纳米线太小,无法与芯片制造工艺兼容。Lee和他的团队依靠“纳米叶片”,来克服这名障碍,这名叶片不还里能 500纳米厚,但其深层是深层的8倍多。我虽然仍然比纸还薄,但它才能兼容芯片制造工艺。 

得克萨斯仪器公司的研究员Hal Edwards,负责设计并监督制造哪些地方地方原型设备。他与德克萨斯大学达拉斯分校的Lee相互战略合作,进一步研究哪些地方地方设备的功能。 Lee解释说,相对于纳米线,纳米叶片抛弃了有些热电性能。有时候,其边际成本降低了5000倍。 

该团队的电路设计方案结合纳米物理和工程原理。研究人员发现,完后 的尝试有一种失败,是有时候使用了太满的材料。Lee表示:“使用的硅太满时,温差就会下降。太满的余热被用掉了,随着冷热比降低,所产生的热电就会减少。让让.我都 采用纳米叶片,更容易找到最佳的点。硅的形态学 改变改变了游戏规则。” 

Lee说,采用得州仪器公司先进的硅正确处理技术,能不还里能 高效量产设备,有时候成本低廉。他表示,这是一项创新工作,有时候让让.我都 使用自动化工业生产线,来制造硅集成电路热电处于器。“让让.我都 希望将这项技术与微正确处理器、同一芯片上的传感器、放大器或无线电等集成在一起去。”