氮化镓电子准备大幅削减能源使用
http://scitechdaily.com/images/Gallium-Nitride-is-Poised-to-Become-the-Next-Semiconductor.jpg这里显示是一个原型笔记本电源适配器由剑桥使用氮化镓电子晶体管。 体积为1.5立方英寸,这是有史以来最小的笔记本电源适配器。 图片:由剑桥电子产品使用特殊材料称为氮化镓(GaN),剑桥电子公司宣布一行GaN晶体管和电力电子电路,承诺削减到2025年全球能源使用10到20%。2013年,美国能源部(DOE)专用的大约一半的1.4亿美元的电力电子研究所GaN研究,称其可能减少全球能源消费。 现在剑桥麻省理工学院分电子有限公司(CEI)宣布一行GaN晶体管和电力电子电路这一承诺削减能源使用数据中心,电动汽车,到2025年全球消费设备10到20%。电力电子是一种无处不在的技术用来将电能转换为高或低电压和电流不同,比如在一台笔记本电脑的电源适配器,或电力变电站电压和分配电能转换为消费者。 许多这些电力电子系统的依赖硅晶体管开关调节电压,但是由于速度和阻力的限制,能量以热能的形式浪费。CEI GaN晶体管至少有十分之一的电阻硅晶体管,据该公司。 这允许更高的能效,数量级速度切换频率——这意味着电力电子系统与这些组件可以小得多。 CEI使用晶体管,使电力电子,将降低数据中心能源密集型,电动汽车更便宜,也更强大,和笔记本电源适配器大小三分之一,甚至足够小,适合在计算机本身。“这是一个千载难逢的机会改变电子与影响世界上如何使用能源,”CEI联合创始人托马斯帕拉西奥斯说,麻省理工学院的电气工程和计算机科学副教授co-invented技术。其他创始人和共同发明人ananthachandrakasan,约瑟夫·f·和南希·p·吉时利电气工程教授,现在CEI的技术顾问委员会主席;校友本陆SM的07年,博士”13日CEI设备发展的副总裁,凌夏博士”12日CEI的运营总监,Mohamed Azize CEI的外延;和奥迈萨阿达特博士”14日CEI的产品可靠性。使氮化镓可行在氮化镓在硅晶体管有几个好处,安全缺陷和昂贵的制造方法在很大程度上使他们进入市场。 但陆,帕拉西奥斯萨阿达特和其他通过设计创新麻省理工学院的研究人员设法克服这些问题在2000年代末。功率晶体管设计大电流流动时,阻止高电压时。应该断路或失败,晶体管必须默认为“关”位置减少当前以避免短路等问题的一个重要特性的硅功率晶体管。但GaN晶体管通常“正常”——这意味着,默认情况下,他们会总是允许电流流动,这历来是很难纠正。 在麻省理工学院的微系统技术实验室使用资源,研究人员——由国防部和能源部资助发达GaN晶体管被修改“正常”的结构材料。甘,使传统晶体管,科学家成长上薄薄的一层氮化镓衬底。 麻省理工学院的研究人员分层不同的材料和不同的成分在GaN晶体管。 找到一个精确的组合允许一种新的GaN晶体管到默认位置。“我们总是谈论GaN镓和氮,但是您可以修改基本的氮化镓材料,添加杂质和其他元素,改变它的属性,”帕拉奇斯说。但GaN和其他nonsilicon半导体也在特殊的生产过程,它是昂贵的。 降低成本,麻省理工学院的研究人员,在研究所,后,与公司开发新的制造技术,或“工艺配方,”陆说。 这涉及,除此之外,断开黄金金属用于制造GaN设备兼容的硅制造的金属,和发展的方法沉积氮化镓所使用的大型晶片硅晶圆代工厂。“基本上,我们制造先进GaN晶体管和电路在传统硅晶圆代工厂,在硅的成本。 成本是一样的,但新设备的性能是100倍,”陆说。主要应用CEI目前利用其先进的晶体管来开发笔记本电源适配器,体积大约1.5立方英寸,最小的。晶体管的其他可行的应用程序中,帕拉奇斯说,是更好的电力电子数据中心由谷歌,亚马逊,Facebook,和其他公司,云。目前,这些数据中心消耗在美国大约2%的电力。 但GaN-based电力电子,帕拉西奥斯说,可以挽救一个非常可观的。另一个主要的未来应用,帕拉西奥斯补充说,将在电动汽车取代硅基电力电子。 这些是在充电的充电器,逆变器,把电池驱动的电动马达。 今天使用的硅晶体管有约束力量能力,限制了汽车可以处理多大的权力。 这是其中一个主要原因很少有大的电动汽车。GaN-based电力电子,另一方面,可以提高电动汽车的功率输出,并使他们更节能、更轻,因此,便宜,能够驾驶更长的距离。 “电动汽车很受欢迎,但还是一个利基产品。 氮化镓功率电子产品会使他们成为主流的关键,”帕拉奇斯说。创新的想法在启动CEI,麻省理工学院的创始人转向机构的创业项目,这导致启动问题的进展。 “麻省理工学院的创新和创业生态系统已经把事情的关键,我们现在,”帕拉奇斯说。帕拉西奥斯首先获得的资助Deshpande技术创新中心推出CEI。 之后,他把他的主意GaN-based电力电子创新团队(i-Teams),汇集了麻省理工学院的学生来自学科评估新技术的商业可行性。 这个项目,他说,给他的巨大市场拉甘电力电子,并帮助CEI首先解决其产品。“很多次,这是相反的:你拿出惊人的技术寻找应用程序。 在这种情况下,由于i-Teams,我们发现有许多应用程序寻找这一技术,”帕拉奇斯说。Lu,CEI增长的一个关键元素是审计Start6研讨会主办的电气工程和计算机科学、创业工程学生被引导通过启动过程与组织讨论和谈判经验丰富的企业家。 除此之外,陆获得视角划分股权,资金,建立一个团队,和其他早期创业的挑战。
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