Версия для слабовидящих
Как бороться с перегревом электроники, не борясь с ним Печать Email
Новости науки
23.01.2014
По идее, надо бы как-то охлаждать внутренности всех этих пожирателей вашего времени. Но исследователи из Университета штата Нью-Йорк в Буффало (США) во главе с Джонатаном Бёрдом (Jonathan Bird) пошли в прямо противоположном направлении. Они создали полупроводниковое наноразмерное устройство из кристаллов арсенида галлия, после чего пропустили через него ток сравнительно высокого напряжения. Случилось ожидаемое: количество тепла, выделяемого устройством при работе, резко выросло.

Зачем же эти господа издевались над электроникой? Дело в том, что перегрев вместо деградации устройства вызвал его переход в квантовое состояние, защищающее его от эффектов перегрева и превратившее разработку в надёжный канал для электрического тока, несмотря на серьёзный нагрев.

Как такое возможно? Г-н Бёрд проводит аналогию с Ниагарским водопадом: «Вода, или энергия, поступает из внешнего источника — скажем, Великих озёр. Затем она устремляется в узкий канал (р. Ниагара) и в итоге низвергается через водопад. А внизу падающая вода рассеивает свою энергию, но, в отличие от водопада, рассеиваемая в микросхеме энергия затем вновь начинает циркулировать по ней в виде тепла, влияя на то, как именно тепло воздействует (или, в данном случае, не воздействует) на работу сети».

«Засовывание» электрического тока в узкий канал хотя и приводит к росту тепловыделения конкретного нанотранзистора, но не вызывает падения проводимости квантового точечного контакта в необходимом диапазоне температур. (Иллюстрация UB.)

Ток в устройстве «состоит» из электронов, которые спонтанно организуются в узкую проводящую нить, идущую через нанопроводник. И если тепло будет влиять только на окрестности этой нити, но не на неё саму, влияние роста температуры на проводимость окажется близко к нулю.

Используемое устройство — галлий-арсенидный квантовый точечный контакт — испытывает электрон-фононное рассеивание, последствия которого мы воспринимаем как нагрев.

Когда на квантовый точечный контакт (КТК) подают наносекундные импульсы тока, возникает экстремально мощное электрон-фононное рассевание, которое, в свою очередь, рождает притяжение между электронами в КТК, через который идёт ток. Таким образом, электроны спонтанно образуют узкую нить, в которой ток идёт, несмотря на нагрев, а электронные состояния полупроводника, ответственные за транспорт электронов, ренормализуются.

Самое низкоэнергетическое из этих состояний образует поддиапазон, отделённый от остальных запрещённой зоной, которая шире, чем напряжение источника тока, а следовательно, не может быть преодолена, надёжно изолируя поддиапазон.

Сопротивление в проведённом эксперименте перестало зависеть от нагрева и в широком спектре напряжений оставалось сравнительно постоянным, причём для температур от 4,2 до 300 К (в перспективе этот диапазон, по словам учёных, может быть заметно расширен).

Дальнейшая разработка этого направления, полагают исследователи, поможет создать наноэлектронику, весьма устойчивую к паразитному тепловыделению.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Nanotechnology.

Подготовлено по материалам Университета штата Нью-Йорк в Буффало.

Источник - http://compulenta.computerra.ru/tehnika/devices/10011035/

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта