Transistor auto-raffreddanti? Con il grafene è possibile

[Redazione di Hardware Upg]

Link alla notizia: http://www.businessmagazine.it/news/...ile_36174.html

Un gruppo di ricercatori scopre un particolare effetto termoelettrico che consente ai transistor in grafene di raffreddarsi durante la normale attività

Click sul link per visualizzare la notizia.

[ercole69]

i ricercatori hanno infatti scoperto che nel punto in cui il grafene si trova a contatto con le connessioni metalliche l'effetto di raffreddamento termoelettrico è maggiore rispetto all'effetto Joule portando realmente ad un abbassamento di temperatura del transistor.

Se è vero quello che hanno realizzato sarebbe possibile alimentare un circuito chiuso abbastanza semplicemente: una volta che il circuito è innescato, se il lato caldo viene raffreddato con un circuito speculare non alimentato, grazie al principio di Seebeck si genererà della corrente che potrà essere usata per alimentare il ramo "attivo" del circuito il quale genererà calore che farà raffreddare sempre più il lato "passivo" con il grafene e quindi continuerà ancora a generare corrente.
A me pare però che vada a cozzare rumorosamente contro almeno un paio di principi della termodinamica

[MaxArt]

Immagino che ci sarà un intervallo di temperature dove avviene il fenomeno. Bisogna vedere se si tratta di temperature simili a quelle ambientali prima di gridare al miracolo.

Io comunque sto ancora aspettando la prima CPU in grafene commercialmente distribuita. Qualcuno ha una vaga idea di quando potrà avvenire?

[Markk117]

il grafene ha delle potenzialità enormi, però non credo che con un circuito come descrtitto da ercole69 si riesca a ottenere l'effetto voluto, perchè il calore non dovrebbe raggiungere la soglia per generare energia. Comunque qui si sta parlando di transistor "auto dissipanti" prestatemi il termine, quindi implica anche che il calore in gioco è nettamente inferiore a quello che abbiamo tutt'ora con il silicio, e che per un principio elettromeccanico di questo transistor si possa diminuire la temperatura sotto certi stimoli imposti al transistor.

[JackZR]

Se scaldano meno allora si troverà il modo di farle scaldare di più, + core, + Hz, etc...

[ercole69]

Originariamente inviato da Markk117

il grafene ha delle potenzialità enormi, però non credo che con un circuito come descrtitto da ercole69 si riesca a ottenere l'effetto voluto, perchè il calore non dovrebbe raggiungere la soglia per generare energia.

Il mio era un esempio "ironico": un circuito del genere non potrà mai esistere. Comunque l'effetto Seebek si manifesta già con 1 grado K di differenza fra il punto caldo e quello freddo.

Originariamente inviato da Markk117

Comunque qui si sta parlando di transistor "auto dissipanti" prestatemi il termine, quindi implica anche che il calore in gioco è nettamente inferiore a quello che abbiamo tutt'ora con il silicio, e che per un principio elettromeccanico di questo transistor si possa diminuire la temperatura sotto certi stimoli imposti al transistor.

Da cosa dice l'articolo non è necessariamente detto che le temperature debbano essere inferiori a quelle attuali. Semplicemente dice che il potere di dissipazione supera l'effetto Joule. E questo mi pare sia impossibile, perchè prevederebbe un disavanzo di energia nel bilancio finale, e questo è impossibile. In un transistor, non essendoci traformazione di energia in moto, con buona approssimazione tutta l'energia che somministro diventa calore; il raffreddamento termoelettrico di cui parlano dovrebbe essere l'effetto Seebek, ma per dissipare più energia di quella che viene somministrata (unico modo per poter raffreddare un corpo), devo creare dell'energia dal nulla e questo viola le leggi della fisica. Ma per poter essere più precisi bisognerebbe leggere il testo integrale della ricerca.

[+Benito+]

Originariamente inviato da ercole69

E questo mi pare sia impossibile, perchè prevederebbe un disavanzo di energia nel bilancio finale, e questo è impossibile.

Esattamente. Ennesimo articolo scientifico riportato in modo pessimo da cui non si capisce nulla e da cui gli ignoranti traggono solo informazioni sbagliate.

Lasciate perdere...non siete all'altezza

[Nenco]

Originariamente inviato da +Benito+

Esattamente. Ennesimo articolo scientifico riportato in modo pessimo da cui non si capisce nulla e da cui gli ignoranti traggono solo informazioni sbagliate.

Lasciate perdere...non siete all'altezza

Solitamente certi articoli vengono approfonditi su appunti digitali da gente all'altezza.

[Trotto@81]

devono essere raffreddati mediante sistemi ad aria o a fluidi

L'aria è un fluido al mio paese.

[Chelidon]

Originariamente inviato da ercole69

A me pare però che vada a cozzare rumorosamente contro almeno un paio di principi della termodinamica

Perché scusa una cella Peltier secondo te viola la termodinamica e fa "sparire il calore"?
Se si crea un gradiente termico e quindi ottieni il raffreddamento di una zona a spese di un'altra, non vuol dire che dell'energia sparisca magicamente, ma semplicemente che c'è un fenomeno di trasporto del calore, niente di trascendentale.

[the_joe]

Originariamente inviato da Chelidon

Perché scusa una cella Peltier secondo te viola la termodinamica e fa "sparire il calore"?
Se si crea un gradiente termico e quindi ottieni il raffreddamento di una zona a spese di un'altra, non vuol dire che dell'energia sparisca magicamente, ma semplicemente che c'è un fenomeno di trasporto del calore, niente di trascendentale.

Certo, però se uno legge i toni dell'articolo che cita

"Un gruppo di ricercatori scopre un particolare effetto termoelettrico che consente ai transistor in grafene di raffreddarsi durante la normale attività"

Sembra che i transistor in grafene durante il normale funzionamento si raffreddino invece di riscaldarsi, mentre è solo un fenomeno riscontrabile all'interno dei processori in determinate aree, nel complesso il processore deve essere raffreddato tramite mezzi esterni e l'energia dissipata in calore globalmente resta proporzionale a quella immessa sotto forma di corrente elettrica......

[ercole69]

Originariamente inviato da Chelidon

Perché scusa una cella Peltier secondo te viola la termodinamica e fa "sparire il calore"?
Se si crea un gradiente termico e quindi ottieni il raffreddamento di una zona a spese di un'altra, non vuol dire che dell'energia sparisca magicamente, ma semplicemente che c'è un fenomeno di trasporto del calore, niente di trascendentale.

No non lo viola, infatti nelle celle di peltier l'energia generata dal gradiente termico è ben inferiore a quella del gradiente stesso (efficienza del 10-15% se non ricordo male). E se usata per raffreddare consuma molta più energia di quella sottratta al lato freddo, infatti il "lato caldo" si scalda maggiormente di quanto si raffreddi quello freddo. In questo caso invece dicono proprio il contrario, cioè che riescono a sottrarre un energia maggiore di quella che somministrano e che questa energia non va da nessuna parte, visto che non si genera moto e non si genera calore.

[+Benito+]

In che senso non va da nessun parte?

[ercole69]

Originariamente inviato da +Benito+

In che senso non va da nessun parte?

Se io somministro 100W ad un transistor questi ne trasforma il 100% in calore, non avendo parti in movimento; in conseguenza di questo aumenterà la sua temperatura fno a fondersi. Attaccandoci dei dissipatori (fosse anche solo il contenitore) parte di questa energia viene ceduta all'ambiente che si riscalda a sua volta (ma viste le differenze di massa in gioco questo riscaldamento è trascurabile), e io riesco a far funzionare il transistor a temperature accettabili.
Nel caso in oggetto, così com'è stato scritto, pare che somministrando 100W ad un circuito questo ne trasformi meno di 100 in calore, perchè una parte, attraverso un fenomeno fisico, sottrae calore alla giunzione ma lo fa senza scaldarsi a sua volta. Quindi siccome la fisica ha poche ed immutabili leggi e una di questa dice che l'energia è una costante, nel primo caso funziona (do 100, 50 scaldano il transistor e 50 li cedo all'ambiente) nel secondo no: do 100 e ottengo 90. Gli altri 10 dove vanno?
E' molto probabile che l'articolo sia incompleto in quanto è fisicamente possibile che la giunzione a grafene induca un processo di raffreddamento localizzato che però inevitabilemente porterà a scaldare un area circostante: alla fine il totale deve sempre fare 100.

[the_joe]

Originariamente inviato da ercole69

Se io somministro 100W ad un transistor questi ne trasforma il 100% in calore, non avendo parti in movimento; in conseguenza di questo aumenterà la sua temperatura fno a fondersi. Attaccandoci dei dissipatori (fosse anche solo il contenitore) parte di questa energia viene ceduta all'ambiente che si riscalda a sua volta (ma viste le differenze di massa in gioco questo riscaldamento è trascurabile), e io riesco a far funzionare il transistor a temperature accettabili.
Nel caso in oggetto, così com'è stato scritto, pare che somministrando 100W ad un circuito questo ne trasformi meno di 100 in calore, perchè una parte, attraverso un fenomeno fisico, sottrae calore alla giunzione ma lo fa senza scaldarsi a sua volta. Quindi siccome la fisica ha poche ed immutabili leggi e una di questa dice che l'energia è una costante, nel primo caso funziona (do 100, 50 scaldano il transistor e 50 li cedo all'ambiente) nel secondo no: do 100 e ottengo 90. Gli altri 10 dove vanno?
E' molto probabile che l'articolo sia incompleto in quanto è fisicamente possibile che la giunzione a grafene induca un processo di raffreddamento localizzato che però inevitabilemente porterà a scaldare un area circostante: alla fine il totale deve sempre fare 100.

Appunto, nell'articolo si dice che in alcune zone dei processori costruiti in grafene si può osservare il fenomeno di "raffreddamento" e siccome il totale deve dare sempre 100, ci saranno zone che si riscaldano di più, resta da vedere se questo fenomeno può essere pilotato e quindi fare in modo da far coincidere le zone più calde con la parte esterna del processore in modo da poter essere raffreddata più facilmente, mentre la parte interna resta più fresca proprio grazie a questo fenomeno.......magari così si potranno raggiungere frequenze di funzionamento più alte.

[ercole69]

Originariamente inviato da the_joe

Appunto, nell'articolo si dice che in alcune zone dei processori costruiti in grafene si può osservare il fenomeno di "raffreddamento" e siccome il totale deve dare sempre 100, ci saranno zone che si riscaldano di più, resta da vedere se questo fenomeno può essere pilotato e quindi fare in modo da far coincidere le zone più calde con la parte esterna del processore in modo da poter essere raffreddata più facilmente, mentre la parte interna resta più fresca proprio grazie a questo fenomeno.......magari così si potranno raggiungere frequenze di funzionamento più alte.

L'articolo parla di transitor non di processori. E se in un processore con milioni di transistor sposto il calore anche di un micrometro dalla giunzione (la dimensione del gate di un transistor da CPU e dell'ordine di qualche decina di nanometro) non ottengo particolari vantaggi.
I limiti sono altrove: a oggi con transistor silicio-germanio sono già arrivati a 500GHz di frequenza (100 volte quella di una CPU veloce).

[the_joe]

Originariamente inviato da ercole69

L'articolo parla di transitor non di processori. E se in un processore con milioni di transistor sposto il calore anche di un micrometro dalla giunzione (la dimensione del gate di un transistor da CPU e dell'ordine di qualche decina di nanometro) non ottengo particolari vantaggi.
I limiti sono altrove: a oggi con transistor silicio-germanio sono già arrivati a 500GHz di frequenza (100 volte quella di una CPU veloce).

Hai ragione, avevo letto l'articolo all'uscita e ho fatto confusione, allora spostare il calore di qualche micron non può avere nessuno sviluppo nella pratica.