Тепловий діод дозволить створювати термокомпьютеры



Схема роботи теплового діода. Ілюстрація авторів дослідження
Японським ученим вдалося створити теплової діод – пристрій, здатний пропускати тепло тільки в одному напрямку. Спочатку хочу вам запропунувати переглянути каталог полупроводниковых диодов по ганрим цінам.

Конструкція матеріалу складається з двох шарів різних видів перовскіту. Дані матеріали відрізняються тим, що їх теплопровідність залежить від температури. Один з шарів має високу теплопровідність при високій температурі, а інший – навпаки. Дана конструкція аналогічна будові напівпровідникового діода, який складено з напівпровідників з різним типом домішкової провідності. В результаті ученим вдалося отримати пристрій, який дозволяє текти тепла тільки в одному напрямку.

За словами дослідників, нові пристрої можуть знайти широке застосування, наприклад, для створення систем охолодження для процесорів. Крім цього творці діода вважають, що він може бути використаний для створення термокомпьютеров – обчислювальних систем, в яких переносником інформації буде виступати не електрику, як у звичайних машинах, а теплова енергія.

Зовсім недавно фізики створили перший хімічний комп’ютер, в основі роботи якого лежить кристалізація ацетату натрію. В основі роботи обчислювального пристрою – взаємодія між “хвилями”, якими йде кристалізація в перенасиченому розчині ацетату натрію.

Напівпровідниковий діод найпростіший напівпровідниковий прилад, що складається з одного PN переходу. Основна його функція – це проводити електричний струм в одному напрямку, і не пропускати його у зворотному. Складається діод з двох шарів напівпровідника типів N і P.
На стику з’єднання P і N утворюється PN-перехід. Електрод, підключений до P, називається анод. Електрод, підключений до N, називається катод. Діод проводить струм у напрямку від анода до катода, і не проводить назад.
У частині N є в наявності вільні електрони – негативно заряджені частки. У частині P знаходяться позитивно заряджені іони – дірки. В результаті, в тому місці, де є частинки з зарядами різних знаків, виникає електричне поле, яке притягує їх один до одного.

Під дією цього поля вільні електрони з частини N дрейфують через PN перехід в частину P і заповнюють деякі дірки. У підсумку виходить дуже слабкий електричний струм, вимірюваний в наноамперах. В результаті, щільність речовини в P частини підвищується і виникає дифузія (прагнення речовини до рівномірної концентрації), що штовхає частинки назад на сторону N.