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Electrothermal energy conversion using electron gas volumetric change inside semiconductors

机译:利用半导体内部电子气的体积变化进行电热能转换

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摘要

We propose and analyze an electrothermal energy converter using volumetric changes in non-equilibrium electron gas inside semiconductors. The geometric concentration of electron gas under an electric field increases the effective pressure of the electrons, and then a barrier filters out cold electrons, acting like a valve. Nano- and micro-scale features enable hot electrons to arrive at the contact in a short enough time to avoid thermalization with the lattice. Key length and time scales, preliminary device geometry, and anticipated efficiency are estimated for electronic analogs of Otto and Brayton power generators and Joule-Thomson micro refrigerators on a chip. The power generators convert the energy of incident photons from the heat source to electrical current, and the refrigerator can reduce the temperature of electrons in a semiconductor device. The analytic calculations show that a large energy conversion efficiency or coefficient of performance may be possible.
机译:我们提出并分析利用半导体内部非平衡电子气的体积变化的电热能转换器。电场下电子气的几何浓度增加了电子的有效压力,然后屏障像阀一样过滤掉了冷电子。纳米和微米尺度的特征使热电子能够在足够短的时间内到达接触点,从而避免晶格发生热化。对于芯片上的Otto和Brayton发电机以及Joule-Thomson微型冰箱的电子类似物,估计了关键的长度和时间范围,初步的设备几何形状以及预期的效率。发电机将来自热源的入射光子的能量转换为电流,并且冰箱可以降低半导体器件中电子的温度。分析计算表明,较大的能量转换效率或性能系数是可能的。

著录项

  • 来源
    《Applied Physics Letters》 |2016年第4期|043904.1-043904.4|共4页
  • 作者

    K. Yazawa; A. Shakouri;

  • 作者单位

    Birck Nanotechnology Center, Purdue University, 1205 State St., West Lafayette, Indiana 47906, USA;

    Birck Nanotechnology Center, Purdue University, 1205 State St., West Lafayette, Indiana 47906, USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

  • 入库时间 2022-08-18 03:14:43

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