×
20.02.2014
216.012.a3aa

Результат интеллектуальной деятельности: КАСКАДНОЕ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компьютерного процессора. Технический результат - получение сверхнизких температур в процессе охлаждения и теплоотвода. Это достигается тем, что применяются светоизлучающие термомодули. Светоизлучающий термомодуль позволяет уменьшить паразитный кондуктивный перенос со стороны горячего спая, который нагревается гораздо меньше за счет того, что часть энергии уходит в виде излучения, а не преобразуется в тепло на горячем спае. Уменьшение кондукции между горячими и холодными спаями позволяет выполнять р-n-переходы и сами спаи в виде тонких пленок. Конструкция термоэлектрического устройства представляет собой каскадный (многослойный) термомодуль, состоящий из термомодулей, в которых в качестве полупроводниковых ветвей р-типа 4 и n-типа 5 выбраны такие материалы, что протекающий ток на одном из спаев 2 будет формировать излучение, а не нагрев, как в обычном термомодуле, причем в другом спае 3 будет происходить поглощение тепловой энергии в соответствии с эффектом Пельтье. Каскады разделены электроизолирующими слоями 1 с высокой прозрачностью и теплопроводностью. Питание осуществляется постоянным током от источника 6. 1 ил.
Основные результаты: Каскадное светоизлучающее термоэлектрическое устройство, выполненное из термомодулей, в которых для изготовления полупроводниковых ветвей р-типа и n-типа выбраны такие материалы, что протекающий ток на одном из спаев будет формировать излучение, причем в другом спае будет происходить поглощение тепловой энергии в соответствии с эффектом Пельтье, отличающееся тем, что каскады термомодулей разделены электроизолирующими слоями с высокой прозрачностью и теплопроводностью.

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компьютерного процессора.

Известен способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения [1], в котором используются светодиодные излучатели, предназначенные для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев термомодуля в виде электрического тока в энергию излучения, отводящего тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду.

Цель изобретения - получение сверхнизких температур в процессе охлаждения и теплоотвода.

Это достигается тем, что применяются светоизлучающие термомодули. Светоизлучающий термомодуль позволяет уменьшить паразитный кондуктивный перенос со стороны горячего спая, который нагревается гораздо меньше за счет того, что часть энергии уходит в виде излучения, а не преобразуется в тепло на горячем спае. Уменьшение кондукции между горячими и холодными спаями позволяет выполнять p-n-переходы и сами. спаи в виде тонких пленок.

Это придает новые качества термоэлектрическому устройству. Прежде всего, при определенной толщине пленки становятся прозрачными для излучения. Это позволяет каскадировать термоэлектрические устройства, так как свет от нижних слоев может уходить через верхние слои в окружающую среду, унося энергию. Вторым преимуществом является значительное уменьшение сопротивления полупроводниковых пленок за счет уменьшения толщины, что приводит к тому, что джоулевые тепловыделения становятся практически несущественными, при этом термоэлектрические явления полностью сохраняются. Кроме топ, тепло от источника беспрепятственно кондуктивно проходит ко всем охлаждающим слоям за счет малой толщины пленок и высокой их теплопроводности, а отвод тепла осуществляется беспрепятственно через прозрачные слои термоэлектрического устройства от светоизлучающих p-n-переходрв. Дополнительный эффект может быть достигнут при толщине пленки полупроводника меньше длины свободного пробега электрона, так как в этом случае практически полностью исчезает сопротивление при движении электронов и уменьшаются паразитные тепловыделения.

В отличие от обычных каскадных термомодулей предлагаемый многослойный модуль имеет одинаковую площадь всех каскадов и не нуждается в ступенчатом уменьшении площади верхних каскадов.

Увеличивая количество каскадов можно увеличивать степень охлаждения до тех пор, пока интегральная прозрачность всех светоизлучающих пленок позволяет эффективно отводить энергию в виде излучения в окружающую среду. Однако, уже при пяти каскадах возможно достижение температуры абсолютного нуля по Кельвину, что делает дальнейшее наращивание каскадов контрпродуктивным.

На фиг.1 представлена конструкция оптического многослойного каскадного светоизлучающего термомодуля.

Конструкция термоэлектрического устройства представляет собой каскадный (многослойный) термомодуль, состоящий из термомодулей, в которых в качестве полупроводниковых ветвей p-типа 4 и n-типа 5 выбраны такие материалы, что протекающий ток на одном из спаев 2 будет формировать излучение, а не нагрев, как в обычном термомодуле, причем в другом спае 3 будет происходить поглощение тепловой энергии в соответствии с эффектом Пельтье. Каскады разделены электроизолирующими слоями 1 с высокой прозрачностью и теплопроводностью. Питание осуществляется постоянным током от источника 6.

В качестве материалов для изготовления ветвей p-типа и n-типа термомодуля используют те же материалы, из которых изготавливают светодиоды, а именно арсенид галлия (GaAs), нитдид галлия (GaN), карбид кремния (SiC) и др.

В качестве материала для изготовления электроизолирующих слоев могут быть использованы окислы кремния или алюминия, получаемые в едином технологическом цикле с остальными компонентами устройства.

Использование представленного устройства позволит получить сверхнизкие температуры для работы компьютерных процессоров в сверхпроводящем режиме, при котором полностью отсутствуют джоулевые тепловыделения и остаются только термоэлектрические явления. Это позволит существенно повысить степень интеграции компьютерных процессоров и снизить энергопотребление, как самого процессора, так и его систем охлаждения.

Литература

1. Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения: пат. 2405230 Рос. Федерация: МПК G06F 1/20 / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет». - №2009120686/09; заявл. 01.06.2009, опубл. 27.11.2010, Бюл. №33

Каскадное светоизлучающее термоэлектрическое устройство, выполненное из термомодулей, в которых для изготовления полупроводниковых ветвей р-типа и n-типа выбраны такие материалы, что протекающий ток на одном из спаев будет формировать излучение, причем в другом спае будет происходить поглощение тепловой энергии в соответствии с эффектом Пельтье, отличающееся тем, что каскады термомодулей разделены электроизолирующими слоями с высокой прозрачностью и теплопроводностью.
КАСКАДНОЕ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 131-135 of 135 items.
13.02.2018
№218.016.2163

Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для массажа шейно-воротниковой зоны

Изобретение относится к медицинской технике. Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для массажа шейно-воротниковой зоны содержит гибкое упруго-деформируемое основание с возможностью облегания шейно-воротниковой зоны. Основание выполнено в виде эластичной прослойки, на которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641847
Дата охранного документа: 22.01.2018
13.02.2018
№218.016.21e8

Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для массажа шейно-воротниковой зоны

Изобретение относится к медицинской технике. Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для массажа шейно-воротниковой зоны содержит гибкое упруго-деформируемое основание с возможностью облегания шейно-воротниковой зоны. Основание выполнено в виде эластичной прослойки, на которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641849
Дата охранного документа: 22.01.2018
13.02.2018
№218.016.21ff

Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для массажа шейно-воротниковой зоны

Изобретение относится к медицинской технике. Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для массажа шейно-воротниковой зоны содержит гибкое упругодеформируемое основание с возможностью облегания шейно-воротниковой зоны. Основание выполнено в виде эластичной прослойки, на которой закреплены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641848
Дата охранного документа: 22.01.2018
13.02.2018
№218.016.2404

Способ формирования эллиптической диаграммы направленности для активной фазированной антенной решетки

Изобретение относится к системам радиолокации. Способ формирования эллиптической диаграммы направленности для активной фазированной антенной решетки, содержащей линии задержки, причем линии задержки в антенне настраиваются таким образом, что прием и передача осуществляются электромагнитным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642515
Дата охранного документа: 25.01.2018
21.11.2019
№219.017.e417

Способ кодирования информации в компьютерных сетях с использованием переменного pin-кода, наборов случайных чисел и функциональных преобразований, проводимых синхронно для передающей и принимающей сторон

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении надежности обеспечения защиты информации. Способ кодирования информации в компьютерных сетях с использованием переменного PIN-кода, наборов случайных чисел и функциональных преобразований, проводимых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706463
Дата охранного документа: 19.11.2019
Showing 141-147 of 147 items.
17.06.2023
№223.018.7dee

Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов рэа

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для обеспечения требуемых температурных режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Технический результат - повышение технологичности изготовления устройства за счет использования термоэлементов, идентичных по своим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002788036
Дата охранного документа: 16.01.2023
17.06.2023
№223.018.7def

Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов рэа

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для обеспечения требуемых температурных режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Технический результат - повышение технологичности изготовления устройства за счет использования термоэлементов, идентичных по своим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002788110
Дата охранного документа: 16.01.2023
17.06.2023
№223.018.7df1

Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов рэа

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для обеспечения требуемых температурных режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Технический результат - повышение технологичности изготовления устройства за счет использования термоэлементов, идентичных по своим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002788108
Дата охранного документа: 16.01.2023
17.06.2023
№223.018.7df7

Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов рэа

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для обеспечения требуемых температурных режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Технический результат - повышение технологичности изготовления устройства за счет использования термоэлементов, идентичных по своим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002788037
Дата охранного документа: 16.01.2023
17.06.2023
№223.018.7df8

Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов рэа

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для обеспечения требуемых температурных режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Технический результат - повышение технологичности изготовления устройства за счет использования термоэлементов, идентичных по своим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002788082
Дата охранного документа: 16.01.2023
17.06.2023
№223.018.81af

Способ посадки кристалла на основание корпуса

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Способ формирования пленки Ti-Ge на поверхности кремниевой пластины включает размещение кремниевой пластины в установке вакуумного напыления и напыления Ti-Ge в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002792837
Дата охранного документа: 27.03.2023
17.06.2023
№223.018.81b6

Термоэлектрическое устройство для отвода теплоты от элементов рэа

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для обеспечения требуемых температурных режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Технический результат - повышение технологичности изготовления устройства за счет использования термоэлементов, идентичных по своим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002790357
Дата охранного документа: 16.02.2023
+ добавить свой РИД