Thermale Transistoren: So funktioniert die revolutionäre Technik
Die University of California hat thermale Transistoren vorgestellt, die ganz einfach Computerchips kühlen können. Wie das funktioniert, erfahren Sie hier.
Sie sind die Lebensader moderner Elektronik – elektronische Transistoren. Doch während sie den Stromfluss präzise steuern, erzeugen sie auch Wärme.
Jetzt haben Forscher der University of California in Los Angeles eine bahnbrechende Lösung entwickelt: einen Festkörper-Thermotransistor.
Dieses innovative Gerät kann den Wärmefluss durch Elektronik mithilfe eines elektrischen Feldes kontrollieren. Der schöne Nebeneffekt: Auch Computerchips lassen sich so bald ganz einfach kühlen.
Die Herausforderungen der Hitze
Bisherige Systeme kühlten Transistoren, indem sie passiv überschüssige Wärme ableiteten. Natürlich hatte man auch an aktiverer Wärmeableitung experimentiert.
Die scheiterten aber meist an der Dauer oder ihrem Träger (Flüssigjeiten): Sie brauchten Minuten bis Stunden, um grob gesagt, die Wärme von A nach B zu schieben.
Dank Thermotransistoren können Forscher nun den Wärmefluss viel schneller und deutlich präziser regulieren.
Molekulare Meisterleistung
Auch der Thermotransistor der UCLA-Gruppe nutzt elektrische Felder, um die Leitfähigkeit eines Kanals zu beeinflussen. Nur konzentriert sie sich nicht auf die elektrische Leitfähigkeit, wie elektronische Transistoren das tun, sondern auf die thermische Leitfähigkeit.
Dafür haben sie einen dünnen Film aus käfigartigen Molekülen entwickelt, der nun als Kanal des Transistors fungiert.
Darauf wird ein elektrisches Feld angelegt, das wiederum stärkt die molekularen Bindungen in dem Film. Die Folge: Seine thermische Leitfähigkeit steigt an.
Es brauchte nur diese einzelne Schicht aus Molekülen, um das Maximum an Leitfähigkeit bei einer Frequenz von mehr als einem Megahertz zu erreichen. Das ist ein Vielfaches schneller als andere Wärmemanagementsysteme.
Von Chips bis Zellen: Die Zukunft wird frisch
Diese Fortschritte könnten besonders für Kühlprozessoren wichtig sein.
Die Transistoren sind besonders vielversprechend für Halbleiter, da sie nur eine geringe Menge an Strom benötigen, um den Wärmefluss im Vergleich zu anderen aktiven Energieableitungswegen zu steuern.
