快科技11月6日消息,加州大學(xué)洛杉磯分校的一組研究人員推出了首個穩(wěn)定的全固態(tài)熱晶體管,它使用電場來控制半導(dǎo)體器件的熱運(yùn)動。
據(jù)介紹,該晶體管具有很高的速度和性能,可以通過原子級設(shè)計(jì)和分子工程開辟計(jì)算機(jī)芯片熱管理的新領(lǐng)域,這一進(jìn)展還可以進(jìn)一步了解人體如何調(diào)節(jié)熱量。
研究人員表示,精確控制熱量如何流經(jīng)材料一直是物理學(xué)家和工程師長期以來的一個卻難以實(shí)現(xiàn)的夢想,這種新的設(shè)計(jì)原理朝這個方向邁出了一大步,因?yàn)樗ㄟ^電場的開關(guān)來管理熱運(yùn)動,就像幾十年來電子晶體管的做法一樣。
電子晶體管是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)構(gòu)建模塊,它們最初由貝爾實(shí)驗(yàn)室在20世紀(jì)40年代開發(fā),具有三個電極——柵極、源極和漏極,當(dāng)通過柵極施加電場時,它會調(diào)節(jié)電流(以電子形式)如何通過芯片,這些半導(dǎo)體器件可以放大或切換電信號和功率。
但隨著多年來晶體管尺寸不斷縮小,一1316世界之最塊芯片上可以安裝數(shù)十億個晶體管,從而導(dǎo)致電子運(yùn)動產(chǎn)生更多熱量,從而影響芯片性能。傳統(tǒng)的散熱器被動地將熱量從熱點(diǎn)處吸走,但尋找更動態(tài)的控制來主動調(diào)節(jié)熱量仍然是一個挑戰(zhàn)。
新型熱晶體管具有場效應(yīng)(通過施加外部電場來調(diào)制材料的熱導(dǎo)率)和全固態(tài)(無移動1316世界之最部件),具有高性能并與半導(dǎo)體集成電路兼容制造工藝。
該團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)結(jié)合了原子界面上電荷動力學(xué)的場效應(yīng),從而可以使用可忽略不計(jì)的功率來連續(xù)切換和nwFBP放大熱通量,從而實(shí)現(xiàn)高性能。
加州大學(xué)洛杉磯分校團(tuán)隊(duì)展示了電門控?zé)峋w管,該晶體管實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的高性能,開關(guān)速度超過1兆赫茲,即每秒100萬個周期。它們還提供1300%的熱導(dǎo)可調(diào)性以及超過100萬次開關(guān)周期的可靠性能。
此外,研究人員表示,這個概念還提供了一種理解人體熱量管理的新方法。
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