打破铁电-介电电容器中的基本能量耗散极限
应用物理
2018-05-14 v1 材料科学
摘要
充电时总有一半能量损失。即使在电阻趋于零的极限下，仍有一半充电能量损失——以辐射而非热量的形式。虽然通过绝热充电可以在技术上减少这一比例，否则它构成了电容器充电效率的基本极限。这里我们表明，通过将铁电体与电容器介电体耦合可以打破这个1/2极限。求解耦合系统的麦克斯韦方程，从坡印廷定理的角度分析能量流，并表明：(1) 充电和放电过程中总能量耗散降低到基本极限以下；(2) 通过“回收”已存储在铁电相变中的能量来节省能量；(3) 在充电和放电过程中，这种相变能量直接在铁电体和介电体之间转移。这些结果揭示了近期关于低能耗负电容器件的工作，并为提高所有依赖电场储能器件的基本能效奠定了基础。
引用
@article{arxiv.1805.04259,
title = {Breaking the fundamental energy dissipation limit in ferroelectric-dielectric capacitors},
author = {Justin C. Wong and Sayeef Salahuddin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.04259},
year = {2018}
}