Иновативният термотранзистор може да реши проблем с охлаждането на чиповете
(снимка: H-Lab/UCLA)
Проблемът с нагряването на чиповете е едно от най-сериозните предизвикателства за инженерите в полупроводниковата индустрия. В опит да се справят по-ефективно с отделяната топлина изследователи от Калифорнийския технологичен институт са разработили нов тип транзистор за контрол на топлината – очаква се той да помогне за терморегулацията на интегралните схеми.
Става въпрос за първия в света полеви транзистор, който контролира преноса на топлина, а не електрическия ток. Скоростта на превключване на уникалното устройство достига 1 MHz. Транзисторът може бързо, дозирано и дори с нарастваща мощност да пренася топлина през верига, което отваря цял набор от нови приложения за терморегулация в електрониката и извън нея.
Тази година конвенционалният полеви транзистор ще навърши 76 години (това ще стане на 16 декември). Този градивен елемент не електрониката контролира проводимостта на полупроводниковия канал с помощта на електромагнитно поле, като дозира потока електрони от сорса към дрейна. Термичният транзистор работи на същия принцип, само че с помощта на електромагнитно поле регулира топлопроводимостта на канала.
Според учените, прототипът демонстрира способност за бързо и точно превключване на топлопроводимостта на канала чрез контролиране на топлинното съпротивление на границата на няколко материала в канала. Транзисторът може да променя термичното съпротивление до 1300%. С други думи, той може не само да включва и изключва топлинния поток от сорса, но и значително да го подобри.
Предложените термотранзистори са напълно твърдотелни, което ще позволи да се произвеждат по същия технологичен процес като конвенционалните микросхеми. Като част от чиповете, те ще регулират отвеждането на топлина от съответните зони на кристала с изключителни точност и скорост, докато конвенционалните средства, използвани за същата цел, имат висока инерция и са трудни за настройка.
И накрая, основните принципи на физиката, които са помогнали за създаване на термотранзистора, ще послужат като тласък за разбиране на механизмите на пренос на топлина в живите клетки и в крайна сметка ще позволят на учените да разгадаят терморегулацията на човешкото тяло, чиито процеси все още не са напълно понятни за науката.