日研固態熱電晶體

科技發展日新月異，電子產品越趨多樣化。在現代眾多電子產品的使用過程中，會產生大量的廢熱。相信大家都有經驗，當使用筆記型電腦運行高效能與高畫質的遊戲時，電腦常有過熱現象；又或者，用手機長時間打遊戲時，也有相同情形。日本北海道大學電子科學研究所的研究團隊日前開發出首個固態電化學熱電晶體，其能用電來管理熱。新問世的固態熱電晶體的效率可與目前廣泛使用的液態熱電晶體相媲美，且更穩定。

電子產品在工作時會產生不同程度的熱能，尤其是一些功耗較大的元器件，如大功率電晶體、電力電子器件等，實際上它們是一個熱源，會使產品的溫度升高。研究人員指出，目前多數電子產品使用液態熱晶體管，但這種冷卻技術有許多限制，像是散熱裝置中的液體有任何一點洩漏，都會導致整個裝置癱瘓。過去十年，使用電來管理熱量的概念得到驗證，催生了電化學熱電晶體器件，這種器件可通過電信號控制熱流，但目前廣泛使用的液態熱電晶體存在一個嚴重的缺陷：任何洩漏都會導致設備停止工作。結合上述情況，團隊在最新研究中，開發出首個固態電化學熱電晶體，比液態熱電晶體更穩定，也同樣有效。

研究人員解釋稱，熱電晶體大致由活性材料和開關材料組成，活性材料的導熱性會發生變化；而開關材料可控制活性材料的導熱性。他們在氧化釔穩定的氧化鋯基底上製造出了最新的固態熱電晶體。該基底也用作開關材料，氧化鍶鈷用作活性材料，而鉑電極提供控制電晶體所需的電力。

研究發現，活性材料在“開”狀態下的導熱性與一些液態熱電晶體相當。而且，活性材料在“開”狀態下的導熱性比“關”狀態下高四倍。

此外，該電晶體使用十個周期後仍保持穩定，優於一些目前使用的液態熱電晶體。團隊在二十多個單獨製造的固態熱電晶體上進行了測試，確保了結果的可重複性。眾所周知，電燈泡的發明經歷了六千多種材料、七千多次嘗試才獲得最後的成功，如果固態電化學熱電晶體能走向實用，必然也將顛覆電子行業的設計方式。

目前開發實用熱電晶體的主要障礙是開關材料的工作溫度較高，約為三百攝氏度，如何利用有效的資源降低其工作溫度將成為未來研究的重點。

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