Koelen van elektronische componenten

Als er iets is dat de overgang van buizen naar halfgeleiders typeert, dan is dat wel het feit dat zowel de onderdelen als de apparaten veel kleiner zijn geworden. Een bijkomend gevolg hiervan is dat er veel minder ruimte is voor warmteafvoer. In dit artikel bekijken we recente ontwikkelingen en innovaties op het gebied van koeltechniek.Koelplaatjes of koellichamen zijn niet meer de enige manier om warmte af te voeren, maar ze worden nog wel veel gebruikt. Het rendement van zo'n element hangt af van de oppervlakte van de vinnen en de warmte-overdrachtscoëfficiënt (hoe effectief de warmte van het oppervlak kan worden afgevoerd). Het probleem met koeling door lucht is dat lucht een vrij goede isolator is. Maar het biedt ook voordelen, in het bijzonder bij consumentenelektronica.Oorspronkelijk waren de vinnen van koellichamen dun en vrij plat. Van meer recente datum zijn koelelementen met gevouwen vinnen gemaakt van gegolfd metaalplaat, dat op een goed warmtegeleidende grondplaat is geklonken, gelast of gesoldeerd. Dit type is oorspronkelijk ontwikkeld voor militaire en ruimtevaarttoepassingen, waar de combinatie van een groot oppervlak en laag gewicht een belangrijke rol speelt. Tegenwoordig worden ze trouwens vaak gebruikt. Het verdelen van lange platte vinnen in korte pen-achtige secties geeft voor omnidirectionele luchtstromingen een overdrachtsverbetering van circa 20% ten opzichte van elementen met gewone vinnen.

Hoewel praktisch bruikbare brandstofcellen nog toekomstmuziek zijn, lijken recente ontwikkelingen veelbelovend en geven ze een goede indicatie van de vorderingen in de research.Motorola-onderzoekers zijn erin geslaagd de brandstofcel processen verder te integreren. Onderzoekers bij NEC maken gebruik van koolstof nanobuizen en op de universiteit van Pennsylvania is men er in geslaagd om gewone dieselolie als brandstof te gebruiken - en op die manier de noodzaak om brandstoffen in waterstof om te zetten uit de weg te ruimen.

Er worden tegenwoordig in veel apparaten beeldsensoren toegepast. Het grootste deel daarvan is van het CCD-type (Charge Coupled Device). Het overige deel is meestal CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Er zijn echter ook nog andere typen die in verschillende toepassingen worden gebruikt of in ontwikkeling zijn. Een aantal van deze sensoren hebben interessante eigenschappen die op een veel breder terrein zouden kunnen worden toegepast.Het is interessant om dit artikel te beginnen met de opmerking dat de basisopzet voor alle typen sensoren hetzelfde is. Het gevoelige gebied is verdeeld in pixels. Invallende fotonen, lichtdeeltjes, kunnen in het silicium elektrongat-paren produceren. De gaten, of wat meer gebruikelijk is, de elektronen, worden verzameld in een potentiaalbron, de andere helft van het paar verdwijnt in het substraat. De bronlading wordt naar buiten gevoerd, versterkt en bewerkt. Samen met de ladingen van de andere pixels ontstaat zo het beeld.