Lausannen polyteknisessä korkeakoulussa on kehitetty galliumnitridipohjainen nanotransistori, joka lupaa paljon tulevalta tehoelektroniikalta. Transistori pystyy käsittelemään jopa 1300 voltin jännitteitä, mutta pysymään silti viileänä.
Kaiken elektroniikan keskiössä ovat muunninpiirit. Niiden avulla voimme kytkeä tietokoneemme, lamput ja televisiot verkkovirtaan ja käynnistää ne nopeasti. Muuntimet muuntavat pistorasioista tulevan vaihtovirran elektroniikan tarvitsemaksi tasavirraksi. Ikävä kyllä jopa 20 prosenttia energiasta katoaa prosessissa taivaan tuuliin lämpönä.
EPFL:n tutkijat lähtivät ratkaisemaan ongelmaa kutistamalla tehotransistorin pienemmäksi. Tämän sekä GaN-materiaalin käyttämisen myötä muunnosprosessin aikana menetetään paljon vähemmän lämpöä, joten transistorit soveltuvat erityisen hyvin suuritehoisiin sovelluksiin, kuten sähköajoneuvoihin ja aurinkopaneeleihin.
Muuntimien lämmöntuotto johtuu muun muassa korkeasta sähkövastuksesta, mikä on suurin ongelma elektroniikkalaitteissa. - Näemme esimerkkejä sähkötehohäviöistä joka päivä, esimerkiksi kun kannettavan tietokoneen laturi lämpenee, kertoo EPFL:n POWERlabin johtaja Elison Matioli.
- Mitä suurempi puolijohdekomponenttien nimellisjännite, sitä suurempi vastus on. Tehohäviöt lyhentävät esimerkiksi sähköajoneuvojen alueita ja vähentävät uusiutuvien energialähteiden järjestelmien tehokkuutta, hän lisää.
Matioli on yhdessä tiiminsä kanssa kehittänyt transistorin, joka voi vähentää huomattavasti vastusta ja vähentää lämmöntuottoa suuritehoisissa järjestelmissä. Tarkemmin sanottuna uuden nanotransistorin resistanssi on alle puolet perinteisen transistorin lukemista, vaikka sillä voidaan ajaa yli kilovoltin jännitteitä.
Transistorin tekniikka sisältää kaksi keskeistä innovaatiota. Ensinnäkin komponenttiin on rakennettu useita kanavia virran jakamiseksi. Tämä rakenne jakaa virran virtauksen vähentäen vastusta ja ylikuumenemista.
Toinen innovaatio koskee galliumnitridistä valmistettujen nanojohtojen käyttöä. Nanolankoja käytetään jo pienitehoisissa siruissa, kuten älypuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa, mutta ei suurjännitesovelluksissa. Matiolin tutkimustiimi kehitti GaN-nanojohdot, joiden halkaisija oli 15 nanometriä. Myös niiden suppilomainen rakenne on ainutlaatuinen ja sen ansiosta ne pystyvät tukemaan korkeita sähkökenttiä ja yli 1000 voltin jännitteitä hajoamatta.
Matiolin mukaan kehitetty nanotransistori on vielä kokeiluvaiheessa, mutta suuren mittakaavan tuotannolle ei pitäisi olla mitään suuria esteitä. – Kanavien lisääminen on yksinkertaista ja nanojohtojemme halkaisija on kaksi kertaa suurempi kuin Intelin valmistamien pienimpien transistorien koko, Matioli selventää.
Suurtehotransistorien kysyntä on isossa kasvussa, sillä niiden avulla voidaan esimerkiksi sähköautojen ajomatkaa yhdellä latauksella pidentää. Useat suuret valmistajat ovat ilmaisseet kiinnostuksensa tehdä yhteistyötä Matiolin kanssa tekniikan edelleen kehittämiseksi.
Keraamiset monikerroskondensaattorit joutuvat tosi koville autojen elektroniikkajärjestelmissä. Vaurioiden ehkäisemiseksi niissä on aiemmin käytetty hopeaepoksiin perustuvia pehmeitä päätyliitoksia, mutta ongelmana on silloin ollut hopean vaeltaminen. SEMCOn eli Samsung Electro-Mechanicsin kehittämä kupariepoksiin perustuva ratkaisu eliminoi sekä halkeamien/oikosulkujen syntymisen että metallin kulkeutumisen.
Englantilainen Pickering Interfaces esitteli Electronica-messuilla uuden sukupolven yksipaikkaisen sulautetun PXIe-ohjaimensa mallimerkinnältään 43-920-002. Uutuus on markkinoiden kompaktein ja tehokkain 3U-ohjain PXI Express -alustalle.
Barcelonalainen ignion esitteli Electronica-messuilla uutta OMNIA mXTEND -komponenttiaan, joka yhdistää kolme antennia yhteen innovatiiviseen ratkaisuun. Virtuaaliseksi antenniksi kutsuttu moduuli muuttaa piirikortin kolmen eri radion säteileväksi antenniksi.
ETNdigi 2/2024 -lehti käsittelee laajasti elektroniikka-alan innovaatioita, erityisesti sulautettuja järjestelmiä ja kehittyvää tekoälyä. Lehdessä esitellään esimerkiksi LUMI-supertietokoneen roolia tekoälymallien kehittämisessä Suomessa. Uutiskattauksen lisäksi mukana on useita syvemmälle eri tekniikoihin sukeltavia artikkeleita.
NordPass on julkaissut kuudetta kertaa vuotuisen 200 yleisintä salasanaa -tutkimuksensa, joka paljastaa kansainvälisesti suositut salasanat sekä 44 eri maan salasanat. Maailmalla yleisin salasana on nerokas ”123456” ja Suomen yleisimpänä jatkaa kestosuosikki ”qwerty123”.
