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Título
Preliminary investigations on Thermal Electric Devices
Director o Tutor
Año del Documento
2015
Titulación
Grado en Ingeniería de Tecnologías Específicas de Telecomunicación
Resumo
A study of the possibilities and developments of the electronic thermal devices
is presented. Mainly, it is focused on the review of the principles and previous
investigations on the thermal integrated switches based on the novel vanadium dioxide
material, that presents a semiconductor to metal state phase transition around 68ºC.
In order to prove the viability of the thermal integrated logic circuits, basically
consisting on thermal logic gates made of phonsistors, it has been experimentally
tested, using a heating plate and a source meter, a single SMT (Semiconductor to
Metal Transition) switch and a thermal logic gate structure, based on a platinum
contacts geometry deposited on a VO2 thin film over a silicon substrate.
The experiments revealed the correct operation of the VO2 switch, proving the
previous studied theories, as the resistance change and the reason that produce the
transition activation. Also, the NOR logic function was proved on the thermal logic
structure, using current driven inputs and a pull-up resistor in the output. The results
acquired present the possibility of creating thermal logic gates and electronic circuits
based on the phonsistor scheme. Further investigations building nanoscale structures,
which would improve the performance, could be done to test the minimum switching
times and the power consumption that would have the thermal logic technology. Se muestra un estudio acerca de las posibilidades de desarrollo de los
dispositivos electrónicos térmicos. Principalmente, centrado en los principios y las
investigaciones previamente realizadas en los conmutadores integrados térmicos,
basados en el novedoso material Dióxido de Vanadio, que presenta una transición de
fase del estado de semiconducción al metálico en torno a los 68ºC.
Para probar la posibilidad de realizar los circuitos integrados lógicos térmicos,
consistentes principalmente en puertas lógicas hechas con “phonsistors”, ha sido
probado experimentalmente un conmutador SMT (Transición de Metal a
Semiconductor) y una estructura de puerta lógica térmica, basada en una estructura de
contactos de platino depositada en una capa fina de VO2 sobre un sustrato de silicio.
Los experimentos realizados, mostraron la correcta operación del conmutador
VO2, probando las teorías presentadas con anterioridad, como el cambio de la
resistencia y las causas que provocan la activación. Además, la función de la puerta
lógica NOR es probada en una estructura de lógica térmica, usando entradas activadas
por corriente y una salida con una resistencia de pull-up. Los resultados obtenidos
presentan la posibilidad de crear puertas lógicas térmicas y circuitos basados en el
esquema de los “phonsistors”. Posteriores investigaciones para construir estructuras a
tamaño nano, que podrían mejorar las prestaciones del sistema, podrían ser llevadas a
cabo para probar los tiempos mínimos de switch de las puertas y el consumo de
potencia que tendría la tecnología de lógica térmica.
Materias (normalizadas)
[pendiente de asignar]
Idioma
eng
Derechos
openAccess
Aparece en las colecciones
- Trabajos Fin de Grado UVa [28700]
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