布里斯托爾大學的研究人員發現了一種方法，可以使通訊系統更快，電子產品更節能。

這一突破是透過首次建立遠端測量半導體裝置內部電場的方法而取得的。半導體是一種材料，例如矽，可以用於電子裝置來控制電流。現在在這個新研究發表在2021年6月21日在自然界中電子、科學家大綱如何精確地量化這一電場、這意味著新一代電力和射頻電子裝置可以開發可能更快、更可靠、更節能。

現在、在這個新研究發表在2021年6月21日、在自然界中電子、科學家大綱如何精確地量化這一電場<這意味著新一代電力和射頻電子裝置可以開發可能更快，更可靠，更節能。

半導體器件設計可以是反覆試驗，儘管更常見的是它是基於器件模擬，然後為實際應用的半導體器件製造提供了基礎。當這些是新出現的半導體材料時，人們往往不知道這些模擬實際有多準確和正確。

布里斯托大學物理學院的馬丁·庫波爾教授說：“可以使半導體傳導正電荷或負電荷，因此可以設計成調製和操縱電流。然而，這些半導體器件並不僅限於矽，還有許多其他器件，包括氮化鎵（例如用於藍色led）。這些半導體裝置，例如將交流電流從電力線轉換成直流電流，由於廢熱而導致能量損失，看看你的膝上型電腦，電源磚變熱甚至變熱。如果我們能提高效率，減少這種廢熱，我們就能節約能源。

一種是向電子裝置施加電壓，結果在應用程式中有輸出電流。在這個電子裝置的內部是一個電場，它決定了這個裝置如何工作，它將執行多久，以及它的執行效果如何。沒人能真正測量出這個電場，這對裝置的執行是非常重要的。人們總是依賴於模擬，這是很難相信的，除非你能實際測試它的準確性。為了用這些新材料製造出效能優良、壽命長的電子裝置，重要的是研究人員要找到最優的設計，即電場不超過會導致其退化或失效的臨界值。

專家們計劃使用新出現的材料，如氮化鎵和氧化鎵，而不是矽，允許分別在更高的頻率和更高的電壓下工作，這樣新的電路就有可能減少能量損失。布里斯托大學小組發表的這項工作將提供一種光學工具，使這些新裝置內的電場直接測量成為可能。這將為未來高效電力電子產品的應用打下基礎，比如太陽能或風力渦輪機站，電力汽車，火車和飛機。減少能源損失意味著社會首先不需要生產那麼多能源。

庫博爾教授說：“考慮到這些裝置在更高的電壓下執行，這也意味著裝置中的電場更高，反過來，這也意味著它們更容易故障。”我們開發的新技術使我們能夠量化裝置內的電場，允許精確校準裝置模擬，進而設計電子裝置，使電場不超過臨界極限和失效。

庫博爾教授和他的團隊計劃與關鍵的工業利益相關者合作，應用這項技術來推進他們的裝置技術。在學術方面，他們將與美國能源部（DOE） ULTRA中心的合作伙伴合作，利用這項技術使超寬頻隙裝置技術成為現實，在全球範圍內節約超過10%的能源。

他補充說，這一發展有助於英國和世界開發節能半導體裝置，這是向碳中性社會邁出的一步。

這項技術是工程和物理科學研究委員會（EPSRC）專案的一部分。