Az amerikai NREL (National Renewable Energy Laboratory, Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium) munkatársai tavaly ősszel kifejlesztettek egy újfajta elektronikai eszközt, ami az eddigieknél nagyobb hatékonyságot ígér - olyannyira, hogy a kutatók valódi áttörésnek tartják, ami “segít megoldani a világ energiagondjait.”

A szóban forgó eszköz egy teljesítménymodul, aminek feladata, hogy azokat a komponenseket tárolja, amelyek az elektromos áram szabályozásában, illetve az átalakításban segítenek, és rengeteg területen játszhat nagy szerepet az energiahatékonyság fokozásában az adatközpontoktól kezdve a jövőbeli fúziós erőművekig. Az ULIS elnevezésű modul, amit az NREL kutatói készítettek, főként méretben és gyorsaságban tud újat mutatni: az alkatrészeket egy rendhagyó elrendezéssel kisebb helyre szorították be, és villámgyors kapcsolásra képes.

"A hagyományos teljesítménymodulokkal ellentétben, amelyek a félvezetőket téglaszerű csomagban tárolják, az ULIS lapos, nyolcszögletű kialakítás köré rendezi áramköreit.

A koronghoz hasonló forma lehetővé teszi, hogy kisebb alapterületen több eszköz kapjon helyet, így a teljes csomag kisebb és könnyebb lesz. Emellett az újszerű áramvezetés maximális mágneses fluxuskioltást tesz lehetővé, ami tiszta, alacsony veszteségű elektromos kimenetet eredményez – más szóval ultramagas teljesítményt biztosít." - magyarázza a laboratórium.

A modul szilícium-karbid alapú félvezetőket tartalmaz, amelyek nagy energiasűrűséget eredményeznek, emellett a hagyományosan használt kerámiaalapot egy viszonylag új anyaggal, a Temprionnal helyetesítették benne, aminek kiemelkedő a hővezető képessége. A Temprion könnyű kezelhetősége miatt az előállítási költségek is töredékére csökkenthetőek a kutatók szerint, de a legfontosabb jellemző a gyors működés.

“Az ULIS egyik legfontosabb előnye a kivételesen alacsony parazita induktivitás, amely olyan ellenállást jelent, ami lelassítja az elektromos áram változásait, és korlátozza a hatékony teljesítményátalakítást.

Az ULIS a hétszeresére-kilencszeresére csökkenti ezt az ellenállást a mai legfejlettebb szilícium-karbid teljesítménymodulokhoz viszonyítva.” - írja a ScienceDaily a modul kapcsán- “Mivel a rendszer rendkívül gyorsan és hatékonyan képes kapcsolni az elektromos áramot, a rendelkezésre álló villamos energiának nagyobb részét alakítja át hasznos teljesítménnyé. Ez a képesség lehetővé teszi, hogy az ULIS ugyanabból az energiaforrásból lényegesen nagyobb hasznos teljesítményt nyerjen ki, így ígéretes megoldást jelent a világszerte növekvő energiaigények kielégítésére.”

Az eszköz különleges képességei nagy potenciált rejtenek ugyan, de egyelőre még a fejlesztési szakaszban van, a valódi felhasználásra várni kell még. A teljesítménymodul struktúrája méghozzá a jövőben változhat is: a kutatók a szilícium-karbit helyett már olyan anyagok használatát tervezik, amelyek még kisebb chipek létrehozását teszik lehetővé - ilyen például a gallium-nitrid vagy a gallium-oxid.

(Fotó: Brooke Buchan/NREL)

Ez a “csodatranzisztor” határozhatja meg a következő évtizedek elektronikáját A következő két évtized elektronikáját a rendkívül tartós és tényleg példátlanul gyors, ferroelektromos anyagon alapuló tranzisztor határozhatja meg. Akadnak még nehézségek, de amint ezek elhárulnak, az elektronika, ahogy azt ma ismerjük, teljesen megváltozik.