一种热传递装置（５０），所述热传递装置（５０）具有第一衬底层（５２）、第二衬底层（５４）以及设置在第一衬底层（５２）和第二衬底层（５４）之间的第一和第二电极。该热传递装置（５０）还包括设置在第一电极（５６）和第二电极（５８）之间的释放层（６０），以及邻近第一和第二电极设置的激励器（６２）。激励器（６２）适用于使第一和第二电极与释放层（６０）间隔开，以在第一和第二电极之间打开热隧穿间隙，并且其中激励器（６２）适用于主动地控制热隧穿间隙。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及热传递装置，具体地，涉及热传递装置中电极的对准方式和间距。
技术介绍
热传递装置可用于各种加热和冷却系统，如制冷、空气调节、电子器件冷却、工业温度控制、发电等等。这些热传递装置也可升级以满足特定系统和环境的热管理需要。不幸的是，由于机械构件如压缩机的原因，存在热传递装置的系统如那些具有制冷循环的系统的效率是相对较低的。相反，固态热传递装置提供了一定的优势，如，在提供更高效率、减小的尺寸等方面的潜力。例如，热隧穿(thermotunneling)装置通过使电子穿过纳米级的间隙从一个电极隧穿到另一个电极来传递热量。这些热隧穿装置的热传递效率取决于各种因素，如，材料特性、电极排列、电极间隔等。为了使这些热隧穿装置进行有效的操作，电极可以是彼此的镜像，且电极间的间隔可以在1-10纳米范围内。不幸的是，在这些热隧穿装置中实现并维持电极间隔是特别困难的。因此，实现有效的热隧穿装置存在一定问题。特定的热隧穿装置具有设置在牺牲层附近的电极，该牺牲层在构造过程中被移走，以在电极之间形成间隙。这种构造方法包括通过将牺牲层放置在两个电极之间来形成合成物。随后，该构造法通过移走牺牲层将合成物分成两个匹配电极，同时保持电极的物理位置。在某些情况下，利用外部压电定位器来对准电极并保持两个电极之间的间隙。在这种系统中，很难实现纳米精度的间距，并且两个电极不会对准到所需的精度或一致性。此外，牺牲层的不完全移走可能损害到两个电极表面匹配的质量，并还可能中断电子的隧穿。因此，需要存在对热隧穿装置中相邻电极之间的间距和对准方式相对精确的控制。
技术实现思路
根据特定的实施例，本技术具有热传递装置，所述热传递装置包括第一衬底层、第二衬底层以及设置在第一衬底层和第二衬底层之间的第一和第二电极。该热传递装置还包括设置在第一电极和第二电极之间的释放层和邻近第一和第二电极设置的激励器(actuator)。激励器适用于使第一和第二电极与释放层间隔开，以在第一和第二电极之间打开热隧穿间隙，并且其中激励器适用于主动地控制热隧穿间隙。根据特定的实施例，本技术具有操作热传递装置的方法。该方法包括从释放层释放第一和第二电极，以在第一和第二电极之间打开热隧穿间隙，并使热电子穿过热隧穿间隙以在第一和第二电极之间传递热量。该方法还包括主动地移动第一和第二电极中的至少一个，以控制热隧穿间隙。根据特定的实施例，本技术具有制造热传递装置的方法，所述方法包括提供第一热传导衬底层，将激励器设置在第一热传导衬底层之上，并将第一电极置于激励器附近。该方法包括将释放层设置在第一电极之上，将第二电极置于释放层之上，并在第二电极之上提供第二热传导衬底层。附图说明当参考附图理解接下来的详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更容易理解，在所有附图中，相同的标记表示相同的部分，其中图1是说明了根据本技术的实施例具有热传递装置的系统的方框图；图2是根据本技术的实施例用于图1中所示系统的电极的主动间隙控制的示例性控制电路的方框图；图3是根据本技术的实施例具有热传递装置的冷却系统的图形表示；图4是根据本技术的实施例具有热传递装置的加热系统的图形表示；图5是根据本技术的实施例具有电极的平面间隙控制的热传递装置的图形说明；图6是根据本技术的实施例具有电极的平面间隙控制的热传递装置的图形说明； 图7是根据本技术的实施例具有电极的非平面间隙控制的热传递装置的图形说明；图8是根据本技术的实施例的图7中所示热传递装置的由顶向下的视图；图9是根据本技术的实施例具有电极的非平面间隙控制的热传递装置的图形说明；图10说明了根据本技术的实施例用于图5和图6中所示热传递装置的操作方法的处理步骤；图11说明了根据本技术的实施例用于图7和图9中所示热传递装置的操作方法的处理步骤；图12说明了根据本技术的实施例用于制造图5和图6中所示热传递装置的方法的处理步骤；图13说明了根据本技术的实施例用于制造图7和图9中所示热传递装置的方法的处理步骤；图14是根据本技术的实施例具有热装置阵列的模块的图形说明。具体实施例方式现在参考图1，其说明了具有热传递装置的系统10。系统10包括区域或物体12，通过将热量从物体12传递到散热器14来对其进行冷却。如图中所示带有散热片16的散热器14通过如在下面更详细描述的热隧穿机构接收来自物体12的热量。所说明的系统10包括热耦合到物体12的第一电极18和热耦合到散热器14的第二电极20。此外，输入电流源22耦合到第一电极18和第二电极20，用以启动分别通过第一和第二电极18和20的电流。工作中，输入电流经由隧穿电流输入源22通过电极18和20，从而通过隧穿过热隧穿间隙26的电子24的流动将热量从物体12携带到散热器14。在散热器14处，散热片16帮助热量传递远离系统10。热隧穿间隙26包括范围在大约1纳米到大约10纳米之间的间距，以确保热量流动的方向是单向的，从而使物体12更冷，并将热量传递到散热器14。在特定的实施例中，经由如图2中所示的控制电路28来维持第一电极18和第二电极20之间的热隧穿间隙26。所说明的控制电路28包括激励器，如压电驱动器30，其耦合到第一电极18和第二电极20。可供选择的，激励器可包括静电激励器、磁激励器、声激励器、微机电系统(MEMS)装置(如，MEMS机械弯曲、杠杆或悬臂)或者其它适合的激励器。构造该压电驱动器30或其它适合的激励器以便主动地控制热隧穿间隙26。此外，处理器32、反馈机构34、比较器36和积分器38都耦合到压电驱动器30和隧穿电流输入源22，用以控制并维持所需的热隧穿间隙26。工作中，通过在初始隧穿设定点操作隧穿电流输入源22来启动电子的热隧穿。随后，经由反馈机构34测量穿过第一电极18和第二电极20的隧穿电流。此外，反馈机构34可包括电流放大器，以根据测量到的隧穿电流调整穿过电极18和20的电流。但是，在本技术的范围内可以使用其它类型的反馈机构34。工作中，比较器36将参考值与测量到的穿过第一电极18和第二电极20的隧穿电流相比较。然后积分器38将该测量到的电流传送给处理器32。处理器32根据测量到的穿过第一电极18和第二电极20的隧穿电流提供第一电极18和第二电极20的目标位置给压电驱动器30。作为响应该目标位置的结果，压电驱动器3 0调整第一和/或第二电极18和20的位置以得到第一电极18和第二电极20之间所需的热隧穿间隙26。有利的是，热隧穿间隙26的这种反馈控制调整帮助了第一和第二电极18和20之间的电子的热隧穿。图3说明了根据本技术的实施例具有热传递装置42的冷却系统40。热传递装置42包括通过热隧穿间隙26间隔开的第一电极18和第二电极20。如所说明的，第一电极18热耦合到物体/区域12且第二电极20热耦合到物体/区域14。此外，第一电极18和第二电极20都耦合到具有如图中所示极性的隧穿电流输入源22上。以通过隧穿电流输入源22的初始隧穿电流启动热传递装置42。当电流流过第一电极18和第二电极20时，电子从物体12朝向物体14沿方向44移动越过热隧穿间隙26。电子沿方向44的移动从物体12传递走了热量，穿过间隙26，进入物体14，在物体14中热量被进一步传递离开系统40。有利的是，这种基于热隧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热传递装置（４２），包括： 第一衬底层； 第二衬底层； 设置在第一衬底层和第二衬底层之间的第一电极（１８）； 设置在第一衬底层和第二衬底层之间的第二电极（２０）； 设置在第一电极（１８）和第二电极（２０）之间的释放层（６０）；和 邻近第一和第二电极设置的激励器（６２），其中激励器（６２）适用于使第一和第二电极与释放层（６０）间隔开，以在第一和第二电极之间打开热隧穿间隙（２６），并且其中激励器（６２）适用于主动地控制热隧穿间隙。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SE小韦弗，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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