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wx头像 wx 2023-03-07 23:12:49 6
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电源转化器是不为人知的体系，它让电力变得如此奇特。它们让咱们能够刺进电脑、电灯和电视机，并在瞬间将它们翻开。转化器将墙上插座中的交流电(AC)转化为咱们电子产品所需的直流电(DC)。但在这个过程中，它们也会均匀丢失20%的能量。

功率转化器的作业原理是运用功率晶体管，这些细小的半导体元件被规划成能够开关和接受高电压。规划新颖的功率晶体管以进步转化器的功率是EPFL工程师团队的方针。全新晶体管规划根据纳米级结构，在转化过程中丢失的热量要少得多，使晶体管特别合适电动汽车和太阳能电池板等高功率运用。他们的研究成果刚刚宣布在《天然电子学》上。

转化器的散热是由高电阻等要素形成的，这是电力电子器材的最大应战。“咱们每天都能看到电能损耗的比方，比方当你的笔记本电脑的充电器发热时，”论文的一起作者、EPFL的POWERlab负责人ElisonMatioli说。在大功率运用中，这就更成为一个问题。“半导体元件的标称电压越高，电阻越大，”他弥补道。例如，功率损耗会缩短电动汽车的行进路程，并下降可再生能源体系的功率。

Matioli和他的博士生LucaNela以及他们的团队一起开发了一种晶体管，能够大幅下降电阻，并减少大功率体系的散热量。更具体地说，它的电阻不到传统晶体管的一半，而电压却能保持在1000V以上。

EPFL技能包含了两项要害立异。第一个是在元件中树立几个导电通道，以便分配电流--就像在高速公路上添加新的车道相同，让交通愈加顺利，避免交通堵塞。“咱们的多通道规划分割了电流的活动，减少了电阻和过热，”Nela说。

第二项立异触及运用氮化镓制成的纳米线，这是一种十分合适电力运用的半导体资料。纳米线现已用于低功耗芯片，如智能手机和笔记本电脑中的芯片，而不是用于高电压运用。POWERlab展现了直径为15纳米的纳米线，其共同的漏斗状结构使其能够支撑高电场，以及超越1000V的电压而不被击穿。

得益于这两项立异的结合，多通道规划使更多的电子得以活动，漏斗结构增强了纳米线的电阻，晶体管能够在大功率体系中供给更高的转化功率。“咱们运用歪斜纳米线打造的原型机的功能是现在最好的GaN功率器材的两倍，”Matioli说。

尽管工程师们的技能还处于试验阶段，但大规模出产应该不会有什么大的妨碍。“添加更多的通道是一件适当琐碎的工作，咱们的纳米线的直径是英特尔制作的小型晶体管的两倍。”Matioli说。该团队现已为他们的创造申请了多项专利。

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跟着电动汽车的广泛运用，对能够在高电压下高效运转的芯片的需求将蓬勃发展，由于更高效的芯片能够直接转化为更长的续航路程。一些首要的制作商现已表明有爱好与Matioli协作，进一步开发这项技能。

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