Ученые из Токийского университета нашли новый способ охлаждения электронных деталей без вращающихся частей. Через полупроводники создаются квантовые барьеры, а приложенное напряжение заставляет электроны отдавать часть тепла методом «испарения».
Постоянное уменьшение размеров электронных компонентов дало мощный импульс инновациям и создало более производительные устройства, но одновременно вызвало рост проблем с перегревом. Основным способом охлаждения служили вентиляторы, которые были шумными и хрупкими, а в некоторых случаях и громоздкими. Предложение Токийского университета о твердотельном решении может быть использовано непосредственно в ноутбуках и смартфонах.
Квантовые барьеры – структуры, способные удерживать электроны. В этом исследовании использовался тип барьера, называемый «двухбарьерной гетероструктурой», где барьеры из арсенида галлия разделены слоями арсенида галлия-алюминия. При наложении напряжения, равного энергии квантовых уровней внутри барьера, электроны с большей вероятностью пересекут его благодаря туннельному эффекту. Только электроны с очень высокой кинетической энергией смогут преодолеть даже второй барьер; теплые электроны уйдут, а более холодные – будут захвачены.
Этот механизм работает подобно потоотделению человека — основному способу охлаждения до тех пор, пока не станет доступен носитеьный кондиционер Sony. Испаряющиеся молекулы уходят с поверхности кожи, забирая с собой тепло.
Мы достигли охлаждения до 50 градусов при комнатной температуре. Такие результаты делают наши квантовые барьеры перспективными средствами для терморегуляции в электронных устройствах, утверждает ведущий автор Казухико Хиракава.
Возможно, произошёл прорыв в технологиях охлаждения, способный увеличить производительность смартфонов и компьютеров.