微波的发展:从磁控管到固态能量

八月. 22, 2017

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2017年是微波炉发明成功的五十周年。如今,微波炉已成为世界各地的家庭中不可或缺的家电,它改变了我们烹饪和制作食物的方式。然而,技术每天都在不断进步和发展,一种全新且经过改进的微波技术比您想象地更接近。

开始

微波炉最初在1945年发明,当时,Raytheon公司一位自学成才的工程师Percy Spencer发现,有源雷达装置发射出的微波可将她口袋中的糖块熔化掉。 此后,她开始尝试利用雷达来制作爆米花和煮鸡蛋,进而将高密度电磁场发生器连接到封闭的金属盒子,并在盒子内测试不同食物。1945年Raytheon就Spencer的发明申请了专利,并在1947年向公众发布了第一款微波炉(当时被称为雷达炉)。此设备距离地面超过5英尺,重达750磅,成本超过5,000美元,使用功率为3 KW,几乎是当今典型家用微波炉的三倍。直到二十年后,经济实惠的微波炉才问世。

微波炉内部

第一款微波炉通过将微波辐射传送到食物内来加热烹饪食物。这些微波由磁控管和高功率真空管驱动,通过磁场中相互作用的电子产生能量。 当磁控管穿透物体时,电偶极子的分子将发生旋转并互相碰撞,并试图与交变电场对准,从而产生热量。 盐液中电偶极子分子的反应最剧烈,因此被加热最多,这就是典型的由磁控管驱动的微波可能制作出冷热不均的食物的主要原因之一。

烹饪的未来

尽管微波技术在过去50年中的发展态势喜人,但磁控管在微波领域的应用一直未曾改进。如今,在射频能量联盟(RFEA)和MACOM硅基氮化镓(GaN-on-Si)研究人员的努力下,微波技术取得了新发展,最新微波技术对传统微波技术发起了挑战—由固态射频能量驱动的现代化微波炉,能够更精确和准确地加热和烹饪。 射频能量使用精密控制的电磁能量来加热物品,拥有“前所未有的控制范围、均匀的能量分布和快速适应变化的负载条件”等特性(射频能量联盟),可轻松为各种不同过程提供能量,最典型的就是烹饪和加热应用。

固态射频晶体管能够产生超精确、可控且响应迅速的能量场,使射频能量能够精确、合理地分布,从而按照精确规范将食物加热到理想状态。 例如,在小分量的典型烹饪食谱中,MACOM的硅基氮化镓300W晶体管可在2.45 GHz的工作频率下提供高达80%以上的能量效率。 尽管磁控式微波炉的平均寿命为500至1,000小时,但随着全新固态射频能量晶体管的推出,其平均寿命有望超过10年,过度烹饪和冷热不均可能即将成为历史。

核心基本不变的微波炉在经过50年的稳步发展后,凭借结合射频能量联盟的突破与MACOM硅基氮化镓技术的性能,便极有可能得到彻底变革。MACOM很高兴能够走在技术突破的前沿,并希望通过为全世界打造更智能的创新型厨房,从而在历史上留下印记。 

微波炉和固态射频能量单击放大——图片由射频能量联盟提供

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