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)相互企业合作,演示了由纳米硅热电堆制造的热电占据 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)相互企业合作,演示了由纳米硅热电堆制造的热电占据 器(TEG),而你你这俩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,什么热电占据 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工艺不必可不还都上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,所以有会产生高功率。并肩,研究人员发现,当热电偶淬硬层 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,不可不还都上能 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土办法,为物联网传感器提供动力。研究人员Mark Lee表示:“通常来说,余热无处都那么,比如汽车发动机产生的热量。已经 ,什么热量一般都自然消散了。机会能形成稳定的温差,即便是很小的温差,却说需要 把其中许多热量转化为电能,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:“轮胎摩擦生和熟光产生的热量不可不还都上能 被架构设计 ,机会路面下的材料更冷。所以有,不必可不还都上能 把它们巨棺来换电池。” 

推广热电架构设计 的主要障碍在于速率单位单位和成本。“热电发电非常昂贵。所使用的材料要么很稀有,要么有毒,已经 不容易与基本的半导体技术兼容。”所以有技术依赖于硅,这是地壳中第二丰沛 的元素。自20世纪50年代以来,硅老会 被认为是性能较差的热电材料,已经 晶体底部形态过大。508年,新研究表明硅纳米线的表现更好。纳米线不可不还都上能 被定义为并不是生活在横向上被限制在50纳米以下(纵向那么 限制)的一维底部形态,一纸张的淬硬层 离米 是116万纳米。 已经 ,大伙老会 那么 成功地制发明有用的硅热电占据 器。其中俩个疑问是纳米线太小,无法与芯片制造工艺兼容。Lee和他的团队依靠“纳米叶片”,来克服你你这俩障碍,你你这俩叶片不必可不还都上能50纳米厚,但其淬硬层 是淬硬层 的8倍多。觉得仍然比纸还薄,但它不必可不还都上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什么原型设备。他与德克萨斯大学达拉斯分校的Lee相互企业合作,进一步研究什么设备的功能。 Lee解释说,相对于纳米线,纳米叶片遗弃了许多热电性能。已经 ,其边际成本降低了50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,以前的尝试觉得失败,是机会使用了很多的材料。Lee表示:“使用的硅很多时,温差就会下降。很多的余热被用掉了,随着冷热比降低,所产生的热电就会减少。大伙儿采用纳米叶片,更容易找到最佳的点。硅的底部形态改变改变了游戏规则。” 

Lee说,采用得州仪器公司先进的硅处置技术,不可不还都上能 高效量产设备,已经 成本低廉。他表示,这是一项创新工作,机会大伙使用自动化工业生产线,来制造硅集成电路热电占据 器。“大伙儿希望将这项技术与微处置器、同一芯片上的传感器、放大器或无线电等集成在并肩。”