Американцы ежегодно тратят впустую энергии на 19 миллиардов долларов США. Речь идет о той энергии, которую бесцельно потребляют «устройства-вампиры», как называют постоянно включенные электрические девайсы в доме, имеющие обыкновение потреблять энергию даже будучи выключенными. Исследователями из Университета Юты был найден способ сокращения потерь электроэнергии, возникающих в процессе работы современных смартфонов, компьютеров, игровых консолей и других устройств.
Профессор компьютерной инженерии Университета Юты Массуд Табиб-Азар (Massood Tabib-Azar) со своей командой инженеров нашли способ создания микроскопических электронных переключателей (свитчей) для электроприборов и девайсов, которые могут «расти» и разъединять провода в схемах, таким образом открывая или перекрывая путь электрическому току.
С этой технологией потребительские продукты, такие как смартфоны и ноутбуки, смогут работать как минимум в два раза дольше от одной зарядки батареи и даже такие цифровые приборы, как телевизоры и игровые консоли, станут более энергоэффективными.
Для того чтобы была возможность осуществлять различные функции, вся электроника обладает переключателями, включающими и выключающими поступление электрического тока через микросхемы, подобно тому, как это делает выключатель света. Но, в отличие от механических переключателей, эти твердотельные переключатели, находясь в режиме ожидания, пропускают небольшой поток электричества.
В итоге электроника фактически не бывает полностью отключенной. И это ведет не только к сокращению времени ее работы от батареи, но и к нагреву девайса даже в то время, когда пользователь с ним ничего не делает. И эта энергия — полностью потерянная зря энергия.
Профессор Табиб-Азар и его команда продумали новый тип переключателя для электронных микросхем, в которых используются такие твердые электролиты, как сульфид меди. Они буквально «наращивают» провод между двумя электродами, между которыми проходит электрический ток и, таким образом, осуществляется включение.
Если поменять полярность электрического тока, металлический провод между электродами «разрывается», оставляя расстояние между ними. Таким образом, переключатель переходит в положение «выключено». Третий электрод используется для контроля за этим процессом и обеспечивает «разрыв» провода.
Профессор Табиб-Азар поясняет, что расстояние между двумя электродами может быть менее нанометра, что составляет одну стотысячную долю диаметра волоса. Таким образом, новое решение вполне способно использоваться в микросхемах современной электроники.
Миллиарды подобных свитчей могут быть встроены в процессор компьютера или в твердотельный чип, такой как ОЗУ в ноутбуке. В смартфоне, к примеру, это технология может применяться может применяться в коммуникационных микросхемах телефона, которые обычно и расходуют зря энергию из батареи находящегося в режиме ожидания девайса.
Кроме повышения энергоэффективности у рассматриваемой технологии есть и другое преимущество — она позволит снизить выделение тепла прибором или устройством, поскольку через его микросхему станет проходить меньше электрического тока. Избыточный нагрев является проблемой, характерной для ноутбуков и телефонов, со временем снижающей надежность компонентов этих устройств.
Профессор Табиб-Азар дополнительно также отметил, что этот процесс не потребует для его применения дорогостоящего переоборудования производственных мощностей, поскольку заводы уже используют такой материал, как сульфид меди, в производстве электроники.
На сегодняшний день единственным недостатком этого технологического процесса является то, что он работает медленнее обычных используемых в кремниевой электронике переключателей, поскольку требуется время на то, чтобы «вырастить» и разъединить провод.
Ведь для многих задач полная производительность кремниевых компонентов не используется. Куда более значимой является проблема потерь энергии. И разработанная технология является способом повышения энергоэффективности электроники.
По материалам sciencedaily.com
