Термический диод
Термин « термический диод » может относиться к:
- устройство (возможно, неэлектрическое), которое позволяет теплу течь преимущественно в одном направлении;
- электрический ( полупроводниковый ) диод в отношении теплового эффекта или функции;
- или это может описывать обе ситуации, когда электрический диод используется в качестве теплового насоса или термоэлектрического охладителя .
Односторонний тепловой поток
[ редактировать ]Термодиод в этом смысле представляет собой устройство, тепловое сопротивление которого для теплового потока в одном направлении различно, чем для теплового потока в другом направлении. То есть, когда первый вывод термодиода горячее второго, тепло будет легко перетекать от первого ко второму, но когда второй вывод горячее первого, от второго к первому будет перетекать мало тепла.
Подобный эффект впервые наблюдался на медь – оксид меди границе раздела Чонси Старром в 1930-х годах. Начиная с 2002 года были предложены теоретические модели для объяснения этого эффекта. В 2006 году были созданы первые микроскопические твердотельные термодиоды. [1] В апреле 2015 года итальянские исследователи из CNR объявили о разработке рабочего термодиода. [2] результаты публикации в журнале Nature Nanotechnology . [3]
Термосифоны могут действовать как односторонний тепловой поток. Тепловые трубы, работающие под действием силы тяжести, также могут иметь такой эффект.
Тепловой эффект или функция электрического диода
[ редактировать ]Сенсорное устройство, встроенное в микропроцессоры и используемое для контроля температуры кристалла процессора, также известно как «тепловой диод».
Такое применение термодиода основано на свойстве электрических диодов линейно изменять напряжение на нем в зависимости от температуры. С повышением температуры прямое напряжение диодов уменьшается. Микропроцессоры с высокой тактовой частотой испытывают высокие тепловые нагрузки. Для контроля температурных пределов используются термодиоды. Обычно они размещаются в той части ядра процессора, где наблюдается самая высокая температура. Напряжение, возникающее на нем, зависит от температуры диода. Все современные процессоры AMD и Intel, а также графические процессоры AMD и Nvidia имеют встроенные термодиоды. Поскольку датчик расположен непосредственно на кристалле процессора, он обеспечивает наиболее локальные и актуальные показания температуры процессора и графического процессора. Кремниевые диоды имеют температурную зависимость -2 мВ на градус Цельсия. Таким образом, температуру перехода можно определить, пропуская заданный ток через диод и затем измеряя возникающее на нем напряжение. Помимо процессоров, та же технология широко используется в специализированных микросхемах датчиков температуры.
Термоэлектрический тепловой насос или охладитель
[ редактировать ]Есть два типа. Используются полупроводники или менее эффективные металлы, то есть термопары , работающие на принципах эффекта Пельтье-Зебека . Другой опирается на электронные лампы и принципы термоэлектронной эмиссии .
Устройства Пельтье
[ редактировать ]- тепловой двигатель, работающий в обратном направлении, как холодильник , например, устройство Пельтье (диод)
Достижения
[ редактировать ]По состоянию на 2009 год команда Массачусетского технологического института работает над созданием термодиодов, которые преобразуют тепло в электричество при более низких температурах, чем раньше. [4] Его можно использовать в конструкции двигателей или в производстве электроэнергии. Эффективность современных термодиодов составляет около 18% в диапазоне температур 200-300 градусов Цельсия. [5]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ван, Лей; Ли, Баовэн (март 2008 г.). «Фононика становится горячей». Мир физики . 21 (3): 27–29. Бибкод : 2008PhyW...21c..27W . дои : 10.1088/2058-7058/21.03.31 .
- ^ https://www.cnr.it/it/comunicato-stampa/6045/ CNR — термодиод, по которому тепло идет в одну сторону.
- ^ Мартинес-Перес, Мария Хосе; Форниери, Антонио; Джазотто, Франческо (2015). «Выпрямление электронного теплового тока гибридным термодиодом». Природные нанотехнологии . 10 (4): 303–307. arXiv : 1403.3052 . Бибкод : 2015НатНа..10..303М . дои : 10.1038/nnano.2015.11 . ПМИД 25705868 . S2CID 11654721 .
- ^ Новости MIT - Превращение тепла в электричество
- ^ «Чипы выделяют больше тепла для питания TRN 121901» . www.trnmag.com . Архивировано из оригинала 26 февраля 2009 года . Проверено 14 января 2022 г.