Diodo térmico - Thermal diode
El término " diodo térmico " se utiliza a veces para un dispositivo (posiblemente no eléctrico) que permite que el calor fluya preferentemente en una dirección. O bien, el término puede usarse para describir un diodo eléctrico ( semiconductor ) en referencia a un efecto o función térmica. O el término puede usarse para describir ambas situaciones, donde un diodo eléctrico se usa como bomba de calor o enfriador termoeléctrico.
Flujo de calor unidireccional
Un diodo térmico en este sentido es un dispositivo cuya resistencia térmica es diferente para el flujo de calor en una dirección que para el flujo de calor en la otra dirección. Es decir, cuando el primer terminal del diodo térmico está más caliente que el segundo, el calor fluirá fácilmente del primero al segundo, pero cuando el segundo terminal está más caliente que el primero, poco calor fluirá del segundo al primero.
Tal efecto se observó primero en un cobre - -óxido cuproso interfaz por Chauncey Starr en la década de 1930. A partir de 2002 se propusieron modelos teóricos para explicar este efecto. En 2006 se construyeron los primeros diodos térmicos microscópicos de estado sólido. En abril de 2015, investigadores italianos del CNR anunciaron el desarrollo de un diodo térmico funcional y publicaron los resultados en Nature Nanotechnology .
Los sifones térmicos pueden actuar como un flujo de calor unidireccional. Los tubos de calor que operan por gravedad también pueden tener este efecto.
Efecto o función térmica del diodo eléctrico
Un dispositivo sensor integrado en microprocesadores que se utiliza para controlar la temperatura de la matriz del procesador también se conoce como "diodo térmico".
Esta aplicación de diodo térmico se basa en la propiedad de los diodos eléctricos para cambiar el voltaje a través de él linealmente de acuerdo con la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, el voltaje directo de los diodos disminuye. Los microprocesadores que tienen una alta frecuencia de reloj encuentran altas cargas térmicas. Para controlar los límites de temperatura se utilizan diodos térmicos. Por lo general, se colocan en la parte del núcleo del procesador donde se encuentra la temperatura más alta. El voltaje desarrollado a través de él varía con la temperatura del diodo. Todas las CPU modernas de AMD e Intel, así como las GPU de AMD y Nvidia, tienen diodos térmicos integrados en el chip. Como el sensor está ubicado directamente en la matriz del procesador, proporciona la mayoría de las lecturas de temperatura de CPU y GPU locales y relevantes. Los diodos de silicio tienen una dependencia de la temperatura de -2 mV por grado Celsius. Por lo tanto, la temperatura de la unión se puede determinar pasando una corriente establecida a través del diodo y luego midiendo el voltaje desarrollado a través de él. Además de los procesadores, la misma tecnología se usa ampliamente en los circuitos integrados de sensores de temperatura dedicados.
Bomba de calor termoeléctrica o enfriador
Hay dos tipos. Uno utiliza semiconductores , o metales menos eficientes, es decir, termopares , que funcionan según los principios del efecto Peltier-Seebeck . El otro se basa en tubos de vacío y los principios de emisión termoiónica .
Dispositivos Peltier
- un motor térmico que funciona al revés como un refrigerador , como un dispositivo Peltier (diodo)
Avances
Desde 2009, un equipo del MIT está trabajando para la construcción de diodos térmicos que convierten el calor en electricidad a temperaturas más bajas que antes. Esto se puede utilizar en la construcción de motores o en la producción de electricidad. La eficiencia de los diodos térmicos actuales es de aproximadamente el 18% entre el rango de temperatura de 200 a 300 grados Celsius.