аспирант, кафедра теоретической и общей электротехники,
367026, г. Махачкала, пр. Имама Шамиля, д.70
Graduate student, Department of Theoretical and General electrical engineering,
70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026
Цель. Разработка светоизлучающих биполярных полупроводниковых структур с низким уровнем паразитных тепловыделений.
Метод. Разработан метод преобразования термоэлектрического тепла в биполярных полупроводниковых структурах в оптическое излучение для отвода избыточной энергии в окружающую среду. При этом сохраняется охлаждающий эффект на термоэлектрических спаях. Вместо инерциального процесса кондуктивного или конвективного теплопереноса осуществляется практически мгновенный отвод тепла от электронных компонентов в окружающую среду.
Результат. В результате светоизлучающие биполярные полупроводниковые структуры позволят создавать более мощные приборы с большим быстродействием и степенью интеграции. Представляется возможным изготовление прозрачных светодиодных матриц с двухсторонним расположением прозрачных солнечных элементов и зеркальными металлическими электродами по периметру. При приложении тока светодиодная матрица на одних переходах будет поглощать тепловую энергию, а на других электродах испускать излучение, которое будет полностью рекуперировано в электроэнергию при помощи прозрачных солнечных батарей, после многократного отражения между зеркальными электродами. Невысокий коэффициент полезного действия солнечных батарей будет полностью скомпенсирован за счет многократного прохождения фотонов через эти батареи.
Вывод. Светоизлучающие биполярные полупроводниковые структуры позволят не только повысить надежность работы электронных компонентов в широком диапазоне эксплуатационных характеристик, но и повысить энергоэффективность за счет применения рекуперации оптического излучения. Полупроводниковые термоэлектрические устройства с использованием оптических явлений совместно с эффектом Пельтье позволяют реализовать широкий диапазон энергоэффективных компонентов радиоэлектронной аппаратуры, как для дискретной электроники, так и для микросистемотехники. Особую ценность представляют системы для получения сверхнизких температур с целью достижения сверхпроводимости.
Objective. The development of light-emitting bipolar semiconductor structures having a low level of parasitic heat release.
Methods. A method for converting thermoelectric heat in bipolar semiconductor structures into optical radiation to divert the excess energy into the environment was developed. At the same time, the cooling effect on thermoelectric junctions remains. Instead of an inertial process of conductive or convective heat transfer, practically instantaneous heat removal from electronic components to the environment takes place.
Results. As a result, light-emitting bipolar semiconductor structures will allow more powerful devices with greater speed and degree of integration to be created. It is possible to produce transparent LED matrices with a two-way arrangement of transparent solar cells and mirror metal electrodes along the perimeter. When current is applied, the LED matrix on one of the transitions will absorb thermal energy; on other electrodes, it will emit radiation that is completely recovered into electricity by means of transparent solar cells following repeated reflection between the mirror electrodes. The low efficiency of solar cells will be completely compensated for with the multiple passages of photons through these batteries.
Conclusion. Light-emitting bipolar semiconductor structures will not only improve the reliability of electronic components in a wide range of performance characteristics, but also improve energy efficiency through the use of optical radiation recovery. Semiconductor thermoelectric devices using optical phenomena in conjunction with the Peltier effect allow a wide range of energy-efficient components of radio electronic equipment to be realised, both for discrete electronics and for microsystem techniques. Systems for obtaining ultra-low temperatures in order to achieve superconductivity are of particular value.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.