อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ภายในโครงข่ายไฟฟ้าอาจเปรียบได้กับ “สวิตช์” ที่เปิดและปิด เมื่อเปิดสวิตช์ จะช่วย

เมื่อปิดเครื่องจะปิดกั้นกระแสไฟ “สวิตช์” เปิดและปิดเหล่านี้มีความสำคัญต่อระบบจ่ายไฟ เนื่องจากเป็นตัวกำหนดว่าเมื่อใดควรและไม่ควรจ่ายกระแสไฟฟ้า สวิตช์เปิด/ปิดส่วนใหญ่ในปัจจุบันเป็นแบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า หมายความว่าสวิตช์เหล่านี้อาศัยกระแสของไดรฟ์ฐานหรือแรงดันเกตไดรฟ์ในการเปิดและปิดอุปกรณ์ เมื่อมีการนำพลังงานหมุนเวียนและระดับพลังงานที่สูงขึ้นมาใช้ในโครงสร้างกริด ความถี่สวิตชิ่งสูงที่จำเป็นจึงเพิ่มความเสี่ยงของ “สัญญาณรบกวน” นอกจากนี้ การซ้อนอุปกรณ์หลายร้อยชิ้นเพื่อเพิ่มพลังหมายความว่าเป็นเรื่องยากที่จะขับเคลื่อนอุปกรณ์เหล่านั้นพร้อมกัน

DiMarino อธิบายความพ่ายแพ้ในปัจจุบันของเซมิคอนดักเตอร์

และศักยภาพของอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยแสง เธอกล่าวว่าอุปกรณ์ขั้นสูงสามารถเปลี่ยนเปิดและปิดได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งสร้างเสียงรบกวนที่อาจทำให้อุปกรณ์เปิดในเวลาที่ควรปิด หรือที่เรียกว่าการทริกเกอร์ที่ผิดพลาด สิ่งนี้อาจทำให้เกิดปัญหาเช่นการลัดวงจร นอกจากนี้ เมื่ออุปกรณ์หลายชิ้นทำงานพร้อมกัน อาจเกิดการขับขี่แบบไม่ซิงโครนัส ส่งผลให้อุปกรณ์บางชิ้นเปิดก่อนอุปกรณ์อื่น และด้วยเหตุนี้จึงมีการใช้งานมากเกินไป อุปกรณ์ขับเคลื่อนแบบออปติคัลสามารถลดและกำจัดความท้าทายเหล่านี้ได้อย่างมาก ทำให้สามารถใช้คอนเวอร์เตอร์ที่เรียบง่ายและมีขนาดเล็กลงในกริดได้

เซมิคอนดักเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยแสงทำงานบนหลักการของการสร้างภาพถ่าย โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงจากไฟเบอร์เลเซอร์ในการเปิดและปิดสวิตช์ วิธีการนี้ช่วยให้มีภูมิคุ้มกันทางเสียงมากขึ้น เนื่องจากมีการใช้โฟตอนหรือแสงแทนอิเล็กตรอน ความเร็วแสงที่รวดเร็วช่วยให้สามารถซิงโครไนซ์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการขับอุปกรณ์หลายร้อยชิ้น และลดจำนวนส่วนประกอบทางไฟฟ้าที่จำเป็นลงได้ การนำอุปกรณ์เหล่านี้ไปใช้กับระบบไฟฟ้าเซมิคอนดักเตอร์จะช่วยลดความซับซ้อนของพลังงานสเกลกริดได้อย่างมาก ส่งผลให้ความสามารถในการปรับขนาด ประสิทธิภาพ การโต้ตอบ และความยืดหยุ่นดีขึ้นอย่างมาก

Zhang เพิ่งเผยแพร่บทวิจารณ์เกี่ยวกับสาขาของเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์กำลังของNature Electronicsโดยความร่วมมือกับคณาจารย์จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และ มหาวิทยาลัยเซาเทิร์ นแคลิฟอร์เนีย “ตลาดเซมิคอนดักเตอร์ไฟฟ้ามีมูลค่าถึง 40,000 ล้านดอลลาร์ และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นกว่าสองเท่าภายในปี 2573 ” จางกล่าว “นวัตกรรมด้านเซมิคอนดักเตอร์กำลังเป็นตัวขับเคลื่อนการประหยัดพลังงานในศูนย์ข้อมูล รถยนต์ไฟฟ้า และกริดไฟฟ้า ดังนั้นจึงถือเป็นกุญแจสำคัญในการตระหนักถึงการลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อย่างไม่เคยมีมาก่อนเพื่อสิ่งแวดล้อมที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนยิ่งขึ้น”

Zhang สังเกตเห็นความแข็งแกร่งของแผนกวิศวกรรมไฟฟ้า

และคอมพิวเตอร์และคุณภาพของนักวิจัยที่พร้อมสำหรับโครงการนวัตกรรมเช่นนี้ “แผนกของเรามีความหลากหลายและเป็นสหวิทยาการ” Zhang กล่าว “สิ่งหนึ่งที่ไม่เหมือนใครเกี่ยวกับแผนกนี้คือ เราไม่ได้แค่ร่วมมือกับบุคคลเท่านั้น แต่ยังร่วมมือกับศูนย์ต่างๆ ด้วย ในกรณีนี้คือ CPES และ CPT ศูนย์วิจัยเหล่านี้เพิ่มโอกาสอีกครั้งในการกระชับความสัมพันธ์”

สมาชิกในทีมแต่ละคนจะมีส่วนร่วมในส่วนต่าง ๆ ของโครงการในแต่ละขั้นตอนตลอดระยะเวลาสี่ปี Zhang, Jia และ Dong เป็นผู้ชนะรางวัล National Science Foundation CAREER Award และให้ความรู้ที่แข็งแกร่งในสาขาของตน DiMarino ได้รับรางวัลผู้ช่วยศาสตราจารย์คนใหม่ดีเด่นของวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์เวอร์จิเนียเท คและรางวัลDOE ARPA-E OPEN 2021ในฐานะส่วนหนึ่งของทุนสนับสนุน ASCENT ทีมงานจะมอบโอกาสทางการศึกษาเพื่อฝึกอบรมวิศวกรในอนาคตในด้านเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ ระบบออปติก อิเล็กทรอนิกส์กำลัง และไมโครอิเล็กทรอนิกส์ นักวิจัยจะร่วมมือกับทีมงาน ด้านประสบการณ์การออกแบบที่สำคัญของวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ซึ่งเป็นหลักสูตรโครงการออกแบบอาวุโสสองภาคการศึกษาที่จะมอบประสบการณ์ที่เหมือนอุตสาหกรรมให้กับนักศึกษา

สมาชิกในทีมจะเพิ่มหลักสูตรที่เกี่ยวข้องกับโครงการในหลักสูตรระดับปริญญาตรีและบัณฑิตศึกษาในปัจจุบัน ด้วยการเข้าถึงทรัพยากรเพิ่มเติมของ Center for Power Electronics Systems นักเรียนจะได้รับประสบการณ์การเรียนรู้ในโลกแห่งความเป็นจริงในขณะที่มีปฏิสัมพันธ์กับผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรม

นักวิจัยยังวางแผนที่จะร่วมมือกับCenter for the Enhancement of Engineering Diversityที่มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียเทค เพื่อแนะนำเซมิคอนดักเตอร์ อิเล็กทรอนิกส์กำลัง และนาโนเทคโนโลยีให้กับนักเรียน โดยเฉพาะนักเรียนหญิงระดับมัธยมต้นและมัธยมปลาย ค่ายฤดูร้อนที่เกิดขึ้นจะมอบประสบการณ์จริงเกี่ยวกับเทคโนโลยีใหม่ ๆ

Zhang มีความหวังสำหรับอนาคตของกริดโดยพิจารณาจากการวิจัยที่กำลังทำอยู่ เทคโนโลยีที่กำลังพัฒนา และการฝึกอบรมที่จัดให้กับนักศึกษา ซึ่งทั้งหมดมุ่งเน้นไปที่ด้านเซมิคอนดักเตอร์

“ความก้าวหน้าที่เรากำลังจะพัฒนานั้นมีไว้สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังรุ่นต่อไป” Zhang กล่าว “หากสำเร็จ หวังว่าใน 10 ถึง 20 ปี เราสามารถสร้างอุปกรณ์เหล่านี้ในระบบได้”

credit : jptwitter.com emanyazilim.com afuneralinbc.com saabsunitedhistoricrallyteam.com canadagooseexpeditionjakker.com kysttwecom.com certamenluysmilan.com quirkyquaintly.com lifeserialblog.com laserhairremoval911.com