向 transistors 真正切换ON迈进
系统与控制
2025-10-22 v1 系统与控制
摘要
晶体管是电子和电气工程(EEE)领域的核心组件，广泛应用于数据中心、电动交通、机器人、可再生能源和电网应用等各个领域。晶体管的开关行为决定了其能源损耗、碳排放、制冷需求、用水情况、寿命、材料使用和成本等。尽管晶体管已近一百年之久，但其开关行为的理解仍然片刻不一：开关被当作一个黑盒子，仅依赖观察波形，无法仅凭物理定律解释，也未被纳入电路理论之中。这构成了识别晶体管开关真实物理边界的一个最关键的障碍，阻碍了更可持续的解决方案的实现。例如，传统的Eon预测模型源于传统开关分析，存在显著的预测误差（范围为34.41%至80.05%）。本文提出了统一的首要原理范式来解释开关现象。通过该范式，我们揭示了开关ON现象的物理起源和机制，推导了提出的Eon预测模型，误差范围为0.88%至11.60%，实现了平均17倍的改进。这些结果证明了所提出范式的空前力量：建立了教科书水平的基础，使晶体管开关从经验性理解转向首要原理分析，同时刺激了跨学科的后续研究和应用，推动可持续发展。
引用
@article{arxiv.2510.17815,
title = {Towards the True Switching-ON of Transistors},
author = {Wucheng Ying and Jinwei Qi and Hui Zhao and Ameer Janabi and Hui Li and Biao Zhao and Teng Long},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.17815},
year = {2025}
}
备注
24 pages, 5 figures