Transistorer för millimetervågsförstärkarare med extremt låg effekt förbrukning

Forskningsprojekt, 2013 – 2016

Förstärkare vid höga frekvenser med extremt låg effektförbrukning En viktig utvecklingstrend inom modern elektronik är att minimera effektförbrukningen. Detta beror på att elektroniken miniatyriseras och därmed blir allt varmare och varmare. Förutom att kräva omständig och dyr kylning riskerar dessutom värmen att göra att elektroniken fungerar sämre eller till och med fallerar. Trådlösa komponenter är extra viktiga att designa för låg effekt eftersom de vanligvis är batteridrivna. I detta forskningsprojekt föreslår vi att studera högfrekvent elektronik som fungerar vid så kallade millimetervågsfrekvenser över 30 GHz. Vi avser att undersöka förutsättningar att designa en förstärkare i en ny integrerad halvledarteknologi vi har utvecklat under flera års tid. Vid höga frekvenser blir reducerad effektförbrukning särskilt svårt. Det finns helt enkelt en avvägning mellan hastighet och effektförbrukning. Därför ska vi dra nytta av en ny transistor med särskilt lovande egenskaper att vara snabb vid låg matningsspänning, endast en tiondels volt. Hemligheten bakom transistorns snabbhet vid låg spänning är att strömmen regleras i ämnet indiumarssenid som har mycket högre elektronhastighet än etablerade transistormaterial som kisel eller galliumarsenid. Transistorn är fortfarande inte accepterad av industrin eftersom tekniken anses svår och omogen. Det senaste året har vi dock presenterat ett par genombrott i teknologin. Dels en förstärkare vid låga frekvenser som uppvisar det lägsta bruset hittills. Dels har vi utvecklat en metod som möjliggör att förstärkaren kan byggas med flera komponenter på en och samma halvledarchip, så kallad monolitisk integration. Vi har estimerat att med den nya transistorteknologin kan vi åstadkomma en tio gånger lägre effektförbrukning än de bästa lösningar vi känner till idag. Jämfört med de bästa kommersiellt tillgängliga komponenterna har vi en 700 gånger lägre effektförbrukning. Detta innebär att om den föreslagna tekniken skulle fungera för en stor array med hundratusentals förstärkarelement sparar vi kilowatt i energiförbrukning jämfört med dagens teknologi. Projektet kan därmed få stora konsekvenser i hur vi utformar stora mottagarsystem för radar eller radioteleskop.

Deltagare

Finansiering

Relaterade styrkeområden och infrastruktur

Hållbar utveckling

Drivkrafter

Mer information

Skapat