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「熱ダイオード」という用語は、以下を指す場合があります。
この場合の熱ダイオードとは、熱の流れ方向によって熱抵抗が異なる素子のことである。すなわち、熱ダイオードの第１端子が第２端子よりも高温の場合、熱は第１端子から第２端子へ容易に流れるが、第２端子が第１端子よりも高温の場合、第２端子から第１端子への熱の流れは少なくなる。
このような効果は、1930年代にチャウンシー・スターによって銅-酸化第一銅界面で初めて観察されました。2002年から、この効果を説明する理論モデルが提案されました。2006年には、最初の微細な固体熱ダイオードが作られました。 [ 1 ] 2015年4月、イタリアのCNRの研究者らは、動作する熱ダイオードの開発を発表し、[ 2 ] Nature Nanotechnologyに結果を発表しました。[ 3 ]
熱サイフォンは、一方向の熱流として作用する可能性がある。 重力によって作動するヒートパイプも同様の効果を示す場合がある。
マイクロプロセッサに組み込まれ、プロセッサのダイの温度を監視するために使用されるセンサーデバイスは、「サーマルダイオード」とも呼ばれます。
この熱ダイオードの応用は、電気ダイオードが温度に応じて電圧を直線的に変化させるという性質に基づいています。温度が上昇すると、ダイオードの順方向電圧は低下します。クロック周波数の高いマイクロプロセッサは、高い熱負荷にさらされます。温度制限を監視するために熱ダイオードが使用されます。これらは通常、プロセッサコアの中で最も高温になる部分に配置されます。ダイオードの両端に発生する電圧は、ダイオードの温度によって変化します。最新のAMDおよびIntelのCPU、ならびにAMDおよびNvidiaのGPUはすべて、オンチップ熱ダイオードを備えています。センサーはプロセッサダイ上に直接配置されているため、CPUおよびGPUの温度を最も局所的かつ関連性の高い値で測定できます。シリコンダイオードは、摂氏1度あたり-2mVの温度依存性があります。したがって、ダイオードに一定の電流を流し、その両端に発生する電圧を測定することで、接合部温度を決定できます。プロセッサに加えて、同じ技術は専用の温度センサーICにも広く使用されています。
種類は2つあります。1つは半導体、または効率の低い金属（熱電対など）を使用し、ペルティエ・ゼーベック効果の原理に基づいて動作します。もう1つは真空管と熱電子放出の原理に基づいています。
2009年現在、MITの研究チームは、従来よりも低い温度で熱を電気に変換する熱ダイオードの構築に取り組んでいる。[ 4 ]これは、エンジンの製造や発電に利用できる。現在の熱ダイオードの効率は、摂氏200～300度の温度範囲で約18%である。[ 5 ]