Cientistas da Universidade de Tóquio inventaram um novo tipo de sensor de temperatura – ele é instalado em um substrato de plástico e permite controlar a temperatura em toda a área do microcircuito, e não apenas em certas partes críticas do isso, como acontece hoje.
Fonte da imagem: u-tokyo.ac.jp
Os componentes eletrônicos modernos estão diminuindo de tamanho, mas aumentando em potência, exacerbando muito o problema de aquecimento. As soluções óbvias com respiradouros e resfriamento ativo estão se tornando menos adequadas para cenários individuais – hoje, os efeitos térmicos devem ser levados em consideração no estágio de projeto dos circuitos, juntamente com aspectos como EMI e integridade do sinal.
A solução tradicional é instalar sensores térmicos nas áreas potencialmente mais quentes e críticas – o problema é que eles permitem controlar a liberação de calor apenas pontualmente, nem sempre fornecendo uma imagem completa. A simulação também não salva: sua eficácia diminui com componentes de pequena escala e nem todas as condições operacionais se prestam a ela. Como alternativa, cientistas da Universidade de Tóquio propuseram um sensor térmico de filme que não afeta significativamente as propriedades mecânicas do microcircuito e permite controlar o padrão térmico em toda a sua área.
A maioria dos sensores térmicos tradicionais são baseados no efeito Seebeck – a ocorrência de EMF no ponto de contato de dois condutores diferentes de temperaturas diferentes. O fluxo de elétrons que aparece neste caso é proporcional à diferença de calor e pode ser medido. O sensor de temperatura proposto por cientistas japoneses é baseado em outro fenômeno – o efeito Nernst-Ettingshausen transversal. Também envolve a conversão de calor em eletricidade, mas tem natureza termomagnética e opera em um plano perpendicular ao gradiente de temperatura: materiais à base de ferro e gálio são aplicados a um filme plástico, permitindo obter um sensor de temperatura com um superfície plana. O efeito Seebeck com um EMF mais alto também ocorre nos circuitos do sensor, mas o layout especial dos elementos permite que ele seja suprimido. Este sensor de temperatura é flexível e pode ser adaptado a qualquer formato de circuito.
Tal componente permite o monitoramento térmico do circuito, prolongando assim a vida útil de todo o dispositivo. Será útil não apenas para eletrônica, mas também, por exemplo, em sistemas médicos, onde ajudará a criar mapas de calor do corpo humano para diagnósticos.