온도 차이를 이용한 다이오드‑커패시터 회로의 열에너지 수집 수치 연구

초록

본 논문은 온도 차이가 있는 두 종류의 회로(단일 다이오드‑커패시터 루프와 두 개의 다이오드‑커패시터 이중 루프)를 대상으로, 시간 의존 및 비의존 포커-플랑크 방정식을 수치적으로 풀어 열에너지 수확 메커니즘을 조사한다. 단일 루프에서는 다이오드 비선형성으로 인해 초기 전하가 축적되지만 결국 0으로 소멸한다. 반면 이중 루프에서는 서로 다른 온도에 놓인 두 다이오드가 비대칭 전도성을 만들어 두 저장 커패시터에 부호가 반대인 비영구적인 정전압을 유지한다. 저항으로 대체하면 이러한 현상이 사라짐을 확인하였다.

상세 분석

이 연구는 열적 잡음에 의해 구동되는 비선형 전자소자를 모델링하기 위해 포커‑플랑크(Fokker‑Planck) 방정식을 채택한다. 단일 루프 회로에서는 전하 q를 상태 변수로 하고, 다이오드 전도 µ(u)를 시그모이드 형태 µ(u)=1/