Ученые создали микросхемы, работающие при температуре свыше 350 °C

Исследователи из Арканзасского университета разработали интегральные схемы, способные сохранять работоспособность при температуре, превышающей 350 °C.

«Высокая выносливость микросхем позволяет размещать их в таких местах, где стандартные кремниевые компоненты выжить не могут, – сказал заслуженный профессор Алан Мантут (Alan Mantooth). – Спроектированные нами блочные элементы схем обработки сигналов, контроллеров и драйверов имеют превосходные характеристики. Мы очень довольны всем, чего удалось нам достичь к настоящему времени».

Ученые создали микросхемы, работающие при температуре свыше 350 °C

Актуальность этих исследований исключительно высока, поскольку третья часть всей энергии, вырабатываемой в Соединенных Штатах, перед тем как попасть к потребителю, проходит через различные силовые преобразователи или драйверы электродвигателей, условия эксплуатации в которых отличаются особенной жесткостью. Разработанные в Арканзасском университете схемы предназначена для работы именно в таких условиях. Кроме того, они повысят электрический КПД и одновременно сократят общие габариты и снизят сложность этих систем.

Исследователи работали с карбидом кремния – полупроводниковым материалом, намного более стойким, чем используемые в электронике традиционные материалы. Карбид кремния способен противостоять очень высоким температурам, и, являясь хорошим проводником тепла, может работать при высоких температурах, не нуждаясь в дополнительном оборудовании для его отвода.

Исследовательская группа, возглавляемая Мантутом и профессором вычислительной техники Цзя Ди (Jia Di), комбинируя карбид с различными технологиями проектирования, смогла значительно улучшить характеристики полупроводникового материала. В мире силовой электроники и интегральных схем их работа стала первой реализацией целого ряда фундаментальных аналоговых, цифровых и смешанных базовых блоков, таких, например как схема фазовой автоподстройки частоты, созданная на основе комплементарной карбид-кремниевой технологии. Фазовая автоподстройка частоты, или ФАПЧ – это система управления, генерирующая выходной сигнал, фаза которого связана с фазой входного сигнала. Такая функция критически важна во множестве схемных приложений, включая устройства синхронизации сигналов, синтез частот и схемы демодуляции.

Исследования проводились в рамках поддерживаемой Национальным научным фондом США программы наращивания инновационного потенциала, призванной за счет объединения интеллектуальных усилий университетов и промышленности довести новаторские идеи до уровня создания прототипов и внедрения в массовое производство. Основу инновационной экосистемы составили Арканзасский университет и две технологические компании из Файеттвилля – Ozark Integrated Circuits и Arkansas Power Electronics International. Ключевым партнером со стороны промышленности также выступает компания Raytheon.

Коммерциализацией технологии высокотемпературных схем занимается компания Ozark Integrated Circuits. Компания Arkansas Power Electronics International сосредоточила усилия на разработке рекомендаций по применению приборов в устройствах силовой электроники.

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Они все в космос ломятся, поди на венеру. Хотя нет, там почит на 100 градусов жарче.

Очень интересно! Это же можно, например, контроллер впрыска двигателя запихнуть прямо в блок цилиндров или в картер, в горячее масло, и всё будет работать. Или контроллер турбонаддува поместить в корпус турбины - и тоже будет работать. Меньше проводов, короче связи.
А ещё можно совместить электронную схему с термоэлектрическим генератором. Один конец нагревается солнцем, пламенем или ядерным реактором, другой охлаждается на воздухе, а посередине схема перерабатывает термо-эдс в 220 вольт 50 герц.

Ага, и ремонт, в случае чего, по космическим ценам, а еще лучше полная замена того же турбонаддува из-за мелкой деталюшки.

Именно так! Чтобы ремонтник не расслаблялся. Ничего, будут термокомпрессионную сварку осваивать

На одном из сайтов обсуждая котелок с элементом пельтье автор высказал опасения по поводу максимальной температуры элемента, думаю эта технология найдет свое заслуженное место в теплоэнергетики.

Для элементов Пельтье, которые используются для охлаждения процессоров мах температура ограничена температурой плавления припоя, не нужно в данном случае больше. Были одно время такие, которые надевали на керосиновую лампу, от них мог работать радиоприемник ВЭФ201. А тут и 500оС выдержит.

Это сообщение отредактировал derba - Mar 30 2015, 02:09 PM

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Еще в 80 г, я как раз проходил курсы радиомехаников, и в Черкссах на заводе телеграфной аппаратуры делали какие то блоки, рабочая температура более 300оС. И там использовались транзисторы. 2Т907, металлические с резьбой вверху. И товарищ принес мне таких пару, сказал:
Хоть и написано, что 2т, но тут не кремний, тут какой то другой материал. Их спалить практически не возможно, это совершенно другие транзисторы, а не 2Т907, (так засекречивали схемы, я подозреваю, что там карбид кремния, так же полупроводник, но держит температуру:есть электроплиты со стержнями с карбида кремния, рабочая температура более 1200оС).
Я сделал блок питания, и произошло КЗ. На транзисторе появились цвета побежалости, но транзистор уцелел. Новое, это хорошо засекреченное старое.

Это сообщение отредактировал derba - Mar 30 2015, 02:37 PM

Припой то можно заменить на тугоплавкий, но этого не делают, видимо p-n переходы тоже не сдюжат.

Сдюжат, тут же ток вырабатывается,тут вопрос в цене.

Вика говорит:
Элемент Пельтье состоит из одной или более пар небольших полупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа в паре (обычно теллурида висмута, Bi2Te3 и германида кремния),

https://ru.wikipedia.org/wiki/%DD%EB%E5%EC%...%EB%FC%F2%FC%E5
Согласно вики, для таких пельтье используют столбики с
теллурид висмута Тпл 585 оС
и другие столбики германид кремния Т пл германия 958, кремний -1420оС
Это сплав, то температура плавления будет выше 950оС.
http://uchil.net/?cm=63639
Т.е можно создать элемент педьтье до температур500оС. В качестве источник электроэнергии это дорогое удовольствие, стоимость германия можно оценить по запасам в земле.
Его мировые запасы всего 1000тонн
http://www.cmmarket.ru/markets/geworld.htm
По сравнению с золотом, мировые запасы которого: 87 тыс тонн.
http://siqnalrp.ru/novosti_zoloto/9-mirovy...asy_zolota.html
Т.е с золота делать будет дешевле почти в 100 раз.
Есть и другие вещества, они либо дорогие, либо малоэффективны.

Это сообщение отредактировал derba - Mar 30 2015, 09:29 PM

В продолжение материала,свежая статья,про уже готовые микросхемы из карбида кремния,работающие,при температуре +500 градусов.Собираются на керамике и варятся золотой проволокой.Вместо медных проводов идет серебро,в титановой оболочке.Катушки наматывают золотой проволокой.Это полетит на Венеру.
https://habr.com/ru/post/556204/

Это сообщение отредактировал radiofan - May 7 2021, 11:12 AM