【導讀】熱力學定律讓我們知道元件的效率無論如何都不能達到100%,然而很多廣告或者文章中都提到,效率能夠?qū)崿F(xiàn)100%甚至以上,我寧愿相信是口誤。效率能接近100%有可能是真的,但是要達到甚至超過,可信度太低。那么這種說法到底是口誤還是真相?
當我最近看到某篇媒體報導的標題是“8,000%效率的 LED 實現(xiàn)超低功率資料傳輸”時,簡直是嚇得目瞪口呆;比100%高一點也就算了,但8,000%實在是吹牛到離譜。我本來猜想那有可能是筆誤,本來大概是寫80%,只是編輯手抖了一下多按了兩個0…但事實證明,標題沒有寫錯。
效率的改善取決于你如何以及在何處量測輸入與輸出功率,再加上LED本身與量子機構的微妙之處;上述報導的開頭是這樣寫的:“特定的LED在加熱且以非常低功率運作時,會展現(xiàn)超過100%的電-光功率轉(zhuǎn)換效率;這種效應來自于LED抽汲的熱電…其設定為以3 x 10-3的位元錯誤率,每秒傳輸3kbit,每位元能源耗量僅40 fJ。”
簡單來說,該LED會預先汲取熱能,然后該能量會透過光學資料位元進行分配,同時LED本身不需要消耗額外的相應功率──這種效應有很多名稱,例如電致發(fā)光(electro-luminescent)、EL致冷、電致發(fā)光致冷(electroluminescent refrigeration)、熱光子致冷(thermophotonic cooling)以及光熱致冷(optothermionic refrigeration)。
對于其運作原理我了解不多,包括一種高度特制化的銻砷化銦鎵/銻化鎵(GaInAsSb/GaSb)雙異質(zhì)結構LED;根據(jù)報導,這種結構在LED光電轉(zhuǎn)換效率8000 ±1700%下,能偵測7.66 ±1.6 pW的光功率。我理解這意味著該效率參數(shù)會有高于20%一點點的容限,其好壞見仁見智。
功率量測──特別是與超低功率光學元件而非電子元件相關的──非常不容易實作且其一致性是非常善變的;在那些低功率元件的每個光子沒有太多凈空高度或距離。而對于這種元件我總是有幾個很嚴肅合理的問題:你如何能自信地量測這么低的能量與功率?
你怎么知道你量測的是你實際上要量測到的、而不是因為一廂情愿而無意之間被扭曲的人造數(shù)字?而你又是怎么驗證校準你的量測儀器之可信度?如果你曾經(jīng)從事超級敏感的電氣或光學功率量測,你用什么步驟來根據(jù)溫度變化等因素設定并補償你的量測儀器?
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