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FAZ plus ArtikelRobustere Computerchips

Elektronik für den Backofen

Von Manfred Lindinger
 - 10:00

Ob Smartphones, Laptops, Gas- und Flüssigkeitssensoren, Leuchtdioden oder Solarzellen – wenn es richtig heiß ist, machen die meisten elektronischen Geräte und Bauteile schlapp. Der Grund sind nicht nur überhitzte Batterien, die dann nicht genug Strom liefern. Auch den halbleitenden Materialien selbst, aus denen die Transistoren und anderen elektronischen Elemente bestehen, machen hohe Temperaturen zu schaffen. So arbeiten Computerchips aus Silizium oder Galliumarsenid oberhalb einer Temperatur von 100 Grad nicht mehr zuverlässig, weil sich die Halbleitereigenschaften zunehmend verschlechtern. Die Elektronen bewegen sich in den Schaltkreisen dadurch langsamer als üblich oder kommen gar ins Stocken. Es fließen auch Kriechströme, die Störungen verursachen können. Mit aktiver und passiver Kühlung (etwa durch integrierte wärmeleitende Kristalle) sowie hitzebeständigen halbleitenden Materialien versuchen Wissenschaftler die Schwierigkeit in den Griff zu bekommen.

Einen Ausweg böte beispielsweise der Halbleiter Siliziumkarbid, eine Verbindung aus Silizium und Kohlenstoff. Daraus gefertigte Schaltkreise wären theoretisch noch bis 650 Grad stabil. Allerdings bereitet die Herstellung perfekter Einkristalle, wie sie für die Fertigung von Wafern unerlässlich sind, große Schwierigkeiten. Weil der Verbindung allerdings keinen flüssigen Aggregatzustand besitzt, kann er nicht wie Silizium aus einer Schmelze verarbeitet werden. Zur Herstellung von Einkristallen muss man das Karbid deshalb aus der Gasphase abscheiden, was recht aufwendig und teuer ist. Elektronik aus Silizumkarbid werden deshalb vor allem für spezielle Anwendungen in der Raumfahrt und im militärischen Bereich von einigen Halbleiterfirmen angeboten. Die Computerchips funktionieren auch noch bei 200 Grad und darüber zuverlässig.

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Quelle: FAZ.net, Science
Manfred Lindinger
Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.
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