新型固态电化学热晶体管-固态金属的导热机理

在现代电子产品中，在使用过程中会产生大量热量作为废物，这就是为什么笔记本电脑和手机等设备在使用过程中会变热并需要冷却解决方案的原因。在过去的十年中，已经测试了使用电力管理这种热量的概念，导致了电化学热晶体管的发展，可用于控制电信号热流的设备。

目前，液态热晶体管正在使用中，但具有严重的局限性：主要是，任何泄漏都会导致设备停止工作。

由电子科学研究所的太田弘道教授领导的北海道大学研究小组开发了第一个固态电化学热晶体管。他们的发明在《先进功能材料》杂志上描述，比目前的液态热晶体管更稳定，也一样有效。

“热晶体管大致由两种材料组成，即有源材料和开关材料，”太田解释说。“活性材料具有可变的导热系数（κ），开关材料用于控制活性材料的导热系数。

该团队在氧化钇稳定的氧化锆基座上构建了他们的热晶体管，该基座也用作开关材料，并使用钴酸锶作为活性材料。铂电极用于提供控制晶体管所需的功率。

活性材料在“导通”状态下的导热系数与一些液态热晶体管相当。一般来说，活性材料在“开启”状态下的导热系数比“关闭”状态高四倍。此外，该晶体管在10个使用周期内保持稳定，优于当前的一些液态热晶体管。这种行为在20多个单独制造的热晶体管上进行了测试，确保结果是可重复的。唯一的缺点是工作温度约为300°C。

“我们的研究结果表明，固态电化学热晶体管有可能与液态电化学热晶体管一样有效，没有任何局限性，”太田总结道。“开发实用热晶体管的主要障碍是开关材料的高电阻，因此工作温度高。这将是我们未来研究的重点。