Diodo térmico - Thermal diode
O termo " diodo térmico " às vezes é usado para um dispositivo (possivelmente não elétrico) que permite que o calor flua preferencialmente em uma direção. Ou, o termo pode ser usado para descrever um diodo elétrico ( semicondutor ) em referência a um efeito ou função térmica. Ou o termo pode ser usado para descrever ambas as situações, onde um diodo elétrico é usado como uma bomba de calor ou resfriador termoelétrico.
Fluxo de calor unilateral
Um diodo térmico, neste sentido, é um dispositivo cuja resistência térmica é diferente para o fluxo de calor em uma direção e para o fluxo de calor na outra. Ou seja, quando o primeiro terminal do diodo térmico está mais quente do que o segundo, o calor fluirá facilmente do primeiro para o segundo, mas quando o segundo terminal estiver mais quente do que o primeiro, pouco calor fluirá do segundo para o primeiro.
Tal efeito foi observado pela primeira vez em uma interface cobre - óxido cuproso por Chauncey Starr na década de 1930. A partir de 2002, modelos teóricos foram propostos para explicar esse efeito. Em 2006, os primeiros diodos térmicos de estado sólido microscópicos foram construídos. Em abril de 2015, pesquisadores italianos do CNR anunciaram o desenvolvimento de um diodo térmico funcional, publicando os resultados na Nature Nanotechnology .
Os sifões térmicos podem atuar como um fluxo de calor unilateral. Tubos de calor operando em gravidade também podem ter esse efeito.
Efeito ou função térmica do diodo elétrico
Um dispositivo sensor embutido em microprocessadores usado para monitorar a temperatura da matriz do processador também é conhecido como "diodo térmico".
Esta aplicação do diodo térmico é baseada na propriedade dos diodos elétricos de alterar a tensão linearmente de acordo com a temperatura. Conforme a temperatura aumenta, a tensão direta dos diodos diminui. Microprocessadores com alta taxa de clock encontram altas cargas térmicas. Para monitorar os limites de temperatura, diodos térmicos são usados. Eles geralmente são colocados na parte do núcleo do processador onde ocorre a temperatura mais alta. A voltagem desenvolvida varia com a temperatura do diodo. Todos os processadores AMD e Intel modernos, bem como GPUs AMD e Nvidia têm diodos térmicos no chip. Como o sensor está localizado diretamente na matriz do processador, ele fornece leituras de temperatura de CPU e GPU mais locais e relevantes. Os diodos de silício têm dependência da temperatura de -2mV por grau Celsius. Assim, a temperatura da junção pode ser determinada passando uma corrente definida pelo diodo e medindo a tensão desenvolvida nele. Além dos processadores, a mesma tecnologia é amplamente utilizada em CIs de sensores de temperatura dedicados.
Bomba de calor termoelétrica ou resfriador
Existem dois tipos. Um usa semicondutor , ou metal menos eficiente, isto é , termopares , trabalhando nos princípios do efeito Peltier-Seebeck . O outro se baseia em tubos de vácuo e os princípios de emissão termiônica .
Dispositivos Peltier
- um motor térmico funcionando ao contrário como uma geladeira , como um dispositivo Peltier (diodo)
Avanços
Desde 2009, uma equipe do MIT está trabalhando na construção de diodos térmicos que convertem calor em eletricidade em temperaturas mais baixas do que antes. Isso pode ser usado na construção de motores ou na produção de eletricidade. A eficiência dos diodos térmicos atuais é de cerca de 18% entre a faixa de temperatura de 200-300 graus Celsius.