Японцы изобрели плёночные термодатчики — они позволят следить за температурой по всей площади микросхемы

Учёные Токийского университета изобрели температурный датчик нового типа — он устанавливается на пластиковой подложке и позволяет контролировать температуру по всей площади микросхемы, а не только в отдельных критически важных её частях, как это устроено сегодня.

Источник изображений: u-tokyo.ac.jp

Современные электронные компоненты уменьшаются в размерах, но наращивают свою мощность, существенно обостряя проблему нагрева. Очевидные решения с вентиляционными отверстиями и активным охлаждением всё меньше подходят для отдельных сценариев — сегодня тепловые эффекты приходится учитывать ещё на этапе проектирования схем наравне с такими аспектами как электромагнитные помехи и целостность сигнала.

Традиционным решением является установка термодатчиков на потенциально самых горячих и критически важных участках — их проблема в том, что они позволяют контролировать тепловыделение лишь точечно, не всегда давая полную картину. Не спасает и моделирование: его эффективность снижается при малых масштабах компонентов, и ему поддаются не все условия работы. В качестве альтернативы учёные Токийского университета предложили плёночный термодатчик, который не оказывает существенного влияния на механические свойства микросхемы и позволяет контролировать тепловую картину по всей её площади.

Большинство традиционных термодатчиков основано на эффекте Зеебека — возникновении ЭДС в месте контакта двух разнородных проводников различной температуры. Появляющийся при этом поток электронов пропорционален перепаду тепла и поддаётся измерению. В основе предложенного японскими учёными термодатчика лежит другое явление — поперечный эффект Нернста — Эттингсгаузена. Он тоже предполагает преобразование тепла в электричество, но имеет термомагнитную природу и работает в плоскости, перпендикулярной температурному градиенту: на пластиковую плёнку наносятся материалы на основе железа и галлия, позволяя получить термодатчик с плоской поверхностью. На схемах датчика также возникает эффект Зеебека с более высокой ЭДС, но особая схема расположения элементов позволяет его подавить. Этот термодатчик гибкий, и его можно адаптировать под схему любой формы.

Подобный компонент позволяет осуществлять тепловой мониторинг цепи, продлевая тем самым срок службы всего устройства. Он пригодится не только для электроники, но и, например, в медицинских системах, где поможет создавать тепловые карты человеческого тела для диагностики.