Yarı İletken Cihazlarda Elektrik Alan Ölçümünde Yeni Dönem

Güç elektroniğinde daha fazla elektrik üretmek yerine verimliliği amaçlayan Bristol Üniversitesi'ndeki araştırmacılar yarı iletken cihazların içindeki elektrik alanı ölçmede yeniliğe imza attılar. Detaylar haberimizin devamında.

A- A+

16.07.2021 tarihli yazı 5219 kez okunmuştur.

Yarı İletken Elektrik Alan Diyot Transistör Entegre Devreler GaN Silikon

Yarı iletkenler; entegre devreler, diyot ve transistör gibi devre bileşenlerin yapımında kullanılır. Yarı iletken malzemelerin elektriksel iletkenlikleri, katkı maddeleri veya harici elektromanyetik radyasyon ile değiştirilmesi büyük bir fayda sağlar. Yarı iletken cihazların tasarımı, genellikle deneme-yanılma yöntemine dayanan karmaşık bir problemdir. Tasarım süreci, cihazın katkılama oranı gibi katı hal fiziğine dayanarak oluşturulmuş cihaz modellemesi kullanılarak yürütülür. Cihaz modellemesi, bir devre tasarımında cihazın davranışını analiz etmeye ve tahmin etmeye yardımcı olur. Teoriye ve deneylere dayanan cihaz modellemesi, yarı iletken bileşenin elektriksel davranışını belirlemeye çalışarak gerçek dünya uygulamaları için temel sağlar.

►İlginizi Çekebilir: Bakır Oksit Yarı İletken Yapımında Kullanılacak

Bir elektronik cihazın içindeki elektrik alan, cihazın sergilediği performansı doğrudan etkiler. Bu elektrik alanın doğru ölçülmesi ve belirlenmesi yarı iletkenlerin kullanım alanları artmasıyla giderek önem kazanıyor.

Yarı iletken cihazlarda Silikon yerine Galyum Nitrür ve Galyum Oksit gibi yeni ortaya çıkan malzemeler kullanarak daha yüksek frekansta ve daha yüksek voltajlarda çalışmayı mümkün kılmak, böylece daha az enerji kaybıyla karşılaşmak isteniyor. Bristol Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından yürütülen çalışma ise bu cihazların içindeki elektrik alanın ölçümü için optik bir alet öne sürüyor. Araştırmada GaN transistörlerin içindeki elektrik alanını mikrometre altı çözünürlükte haritalamak için elektrik alan kaynaklı ikinci harmonik üretimi kullanıldı.

İkinci harmonik üretimi (frekans ikiye katlama olarak da adlandırılır), aynı frekansa sahip iki fotonun, iki katı enerjiye sahip yeni bir foton oluşturmak için birleştirildiği bir süreçtir. Bir elektrik alanının varlığı, ikinci harmonik ışığın yoğunluğunu değiştirir. Uygulanan elektrik alan ve ölçülen ikinci harmonik ışık yoğunluğu arasındaki ilişki, cihaz içindeki elektrik alan dağılımının nicel bir haritasının çıkarımını sağlar.

►İlginizi Çekebilir: Yarı İletken Beyin Yapılabilir mi?

Güç dönüştürücülerde yarı iletkenler kullanım alanına sahiptir. Dönüştürme sırasında ısı olarak ortaya çıkan termal bir kayıp söz konusudur. GaN ve SiC MOSFET gibi cihazlar ise yüksek gerilim ve frekanslara sahip devrelerde kullanılır. Eğer içlerindeki elektrik alan istenmeyen seviyelere ulaşırsa cihazlar tamamen kullanım dışı kalabilir. Tüm bu sorunlar, termal karakteristikleri aynı olmasına rağmen katkılama oranındaki küçük değişikliklerle farklı elektrik alan dağılımı ölçen yeni metotla üstesinden gelinebilir.

Çalışma ekibinin yöneticisi Profesör Kuball, geliştirdikleri tekniğin dünya genelinde yüzde 10’un üzerinde enerji verimliliği sağlayacağını ve karbon nötr toplum olmaya doğru önemli bir adım attıklarını ifade etti.

Kaynak:

► eepower.com
► scitechdaily.com

Yazar: Serhat Sancı