थर्मल डायोड

थर्मल डायोड शब्द का उपयोग कभी-कभी (संभवतः गैर-विद्युत) उपकरण के लिए किया जाता है जो गर्मी को एक दिशा में अधिमानतः प्रवाहित करने की अनुमति देता है। या, थर्मल प्रभाव या फलन के संदर्भ में शब्द का उपयोग विद्युत (अर्धचालक) डायोड का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है। या इस शब्द का प्रयोग दोनों स्थितियों का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है, जहां विद्युत डायोड का उपयोग ताप पंप या थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर के रूप में किया जाता है।

एक तरफ़ा ऊष्मा-प्रवाह
इस अर्थ में थर्मल डायोड ऐसा उपकरण है जिसका थर्मल प्रतिरोध एक दिशा में गर्मी के प्रवाह के लिए दूसरी दिशा में गर्मी के प्रवाह की तुलना में भिन्न होता है। यानी, जब थर्मल डायोड का पहला टर्मिनल दूसरे की तुलना में अधिक गर्म होता है, तो पहले से दूसरे टर्मिनल में गर्मी सरलता से प्रवाहित होगी, लेकिन जब दूसरा टर्मिनल पहले की तुलना में अधिक गर्म होगा, तो दूसरे से पहले में थोड़ी गर्मी प्रवाहित होगी।

इस तरह के प्रभाव को पहली बार 1930 के दशक में चौंसी स्टार द्वारा ताँबा -क्यूप्रस ऑक्साइड क्यूप्रस-ऑक्साइड इंटरफेस में देखा गया था। 2002 की प्रारंभ में, इस प्रभाव की व्याख्या करने के लिए सैद्धांतिक मॉडल प्रस्तावित किए गए थे। 2006 में पहला सूक्ष्म ठोस-अवस्था थर्मल डायोड बनाया गया था। अप्रैल 2015 में नेशनल रिसर्च काउंसिल के इतालवी शोधकर्ताओं ने कार्यशील थर्मल डायोड के विकास की घोषणा की, प्रकृति नैनो प्रौद्योगिकी में परिणाम प्रकाशित किये।

थर्मल साइफन एक तरफ़ा ताप प्रवाह के रूप में कार्य कर सकता है। गुरुत्वाकर्षण में चलने वाले वेग पाइप का भी यह प्रभाव हो सकता है।

विद्युत डायोड थर्मल प्रभाव या कार्य
प्रोसेसर के डाई के तापमान की निगरानी के लिए उपयोग किए जाने वाले माइक्रोप्रोसेसरों पर एम्बेडेड सेंसर उपकरण को थर्मल डायोड के रूप में भी जाना जाता है।

थर्मल डायोड का यह अनुप्रयोग तापमान के अनुसार रैखिक रूप से वोल्टेज को बदलने के लिए विद्युत डायोड की संपत्ति पर आधारित है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, डायोड का आगे का वोल्टेज कम होता जाता है। उच्च घड़ी दर वाले माइक्रोप्रोसेसर उच्च तापीय भार का सामना करते हैं। तापमान सीमा की देखरेख के लिए थर्मल डायोड का उपयोग किया जाता है। उन्हें सामान्यतः प्रोसेसर कोर के उस भागों में रखा जाता है जहां उच्चतम तापमान का सामना करना पड़ता है। इसके आर-पार विकसित वोल्टेज डायोड के तापमान के साथ बदलता रहता है। सभी आधुनिक एएमडी और इंटेल सीपीयू, साथ ही एएमडी और एनवीडिया जीपीयू में ऑन-चिप थर्मल डायोड हैं। चूंकि सेंसर सीधे प्रोसेसर डाई पर स्थित होता है, यह अधिकांश स्थानीय और प्रासंगिक सीपीयू और जीपीयू तापमान रीडिंग प्रदान करता है। सिलिकॉन डायोड में -2mV प्रति डिग्री सेल्सियस की तापमान निर्भरता होती है। इस प्रकार जंक्शन तापमान को डायोड के माध्यम से सेट करंट पास करके और उसके बाद विकसित वोल्टेज को मापकर निर्धारित किया जा सकता है। प्रोसेसर के अतिरिक्त, समर्पित तापमान सेंसर आईसी में एक ही तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

थर्मोइलेक्ट्रिक हीट-पंप या कूलर
दो प्रकार हैं। पेल्टियर-सीबेक प्रभाव के सिद्धांतों पर काम करने वाले अर्धचालक, या कम कुशल धातु, यानी थर्माकोउल्स का उपयोग करते हैं। दूसरा वैक्यूम ट्यूब और थर्मिओनिक उत्सर्जन के सिद्धांतों पर निर्भर करता है।

पेल्टियर उपकरण

 * रेफ़्रिजरेटर के रूप में पीछे की ओर काम करने वाला ताप इंजन, जैसे पेल्टियर उपकरण (डायोड)

उन्नति
2009 तक एमआईटी में टीम थर्मल डायोड के निर्माण के लिए काम कर रही है जो पहले की तुलना में कम तापमान पर गर्मी को बिजली में परिवर्तित करता है। इसका उपयोग इंजनों के निर्माण या बिजली उत्पादन में किया जा सकता है। 200-300 डिग्री सेल्सियस की तापमान सीमा के बीच वर्तमान थर्मल डायोड की दक्षता लगभग 18% है।

यह भी देखें

 * पीने वाला पक्षी
 * लूप हीट पाइप
 * थर्मोसाइफन

बाहरी संबंध

 * A news article on the increases in semiconductor thermal diode efficiency
 * Thermoelectric Power Generation: Converting Low-Grade Heat into Electricity (Equations for semiconductor thermal diodes)