ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ БИПОЛЯРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ

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. 

1. Дмитриев А. И., Таланцев А. Д., Зайцев С. В., Данилов Ю. А., Дорохин М. В., Звонков Б. Н., Ко- плак О. В., Моргунов Р. Б. Фотолюминесцентный отклик квантовой ямы на изменение магнит- ного поля δ-слоя Mn в гетероструктурахInGaAs/GaAs // Журнал экспериментальной и теорети- ческой физики. – 2011. – Т. 140. – № 1. – С. 158-169.

2. Анатычук Л.И. Термоэлектричество. Т.2. Термоэлектрические преобразователи энергии. Киев, Черновцы: Институт термоэлектричества, 2003. - 386c.

3. Исмаилов Т.А. Термоэлектрические полупроводниковые устройства и интенсификаторы тепло- передачи. - СПб.: Политехника, 2005.

4. Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Нежведилов Т.Д. Термостабилизация микроэлектронной аппара- туры при помощи полупроводниковых термоэлектрических устройств. - Махачкала: ИПЦ ДГТУ, 2013. – 149 с.

5. Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М. Охлаждение радиоэлектронных систем: учебное пособие. - Ма- хачкала: ИПЦ ДГТУ, 2012. – 165 с.

6. Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М. Термоэлектрическое охлаждение тепловыделяющих компонентов микроэлектронной техники. - Москва: «Академия», 2012. – 136 с.

7. Дорохин М. В., Данилов Ю. А. Измерение поляризационных характеристик излучения наногете- роструктур: учебно-методическое пособие. – Нижний Новгород: Нижегородский госуниверси- тет, 2011.

8. Вихрова О. В., Данилов Ю. А., Дроздов Ю. Н., Звонков Б. Н., Iikawa F., Brasil M. J. S. P. Свой- ства квантово-размерных структур GaAs/InGaAs, содержащих δ-легированные слои // По- верхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2007. – № 2. – С. 9-12.

9. Патент РФ на изобретение №2507613. Каскадное светоизлучающее термоэлектрическое устрой- ство / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А., опубл. 20.02.2014.

10. Патент РФ на изобретение №2405230. Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А., опубл. 01.06.2009.

11. Патент РФ №2487436. Светотранзистор/ Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежве- дилов Т.Д., Челушкина Т.А. Опубл. 10.07.2013.

12. Патент РФ на изобретение №2507632. Светотранзистор с высоким быстродействием / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Нежведилов Т.Д., Юсуфов Ш.А., опубл. 20.02.2014.

13. Holub M., Bhattacharya P. Spin-polarized light-emitting diodes and lasers // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2007. – V. 40. – N 2. – P. R179-R203.

14. Govorov A. O., Kalameitsev A. V. Optical properties of a semiconductor quantum dot with a single magnetic impurity: photoinduced spin orientation // Phys. Rev. B. – 2005. – V. 71. – N 3. – P. 035338- 1-5.