用于限制电气部件温度变化的方法

摘要

该用于限制电气部件温度变化的方法包括：c）当所述电气部件被检测到从惰性状态切换到激活状态时，控制（54、56）电压源，使得电容器第一电极和第二电极之间的电势差从第一值（DDP1）变化到第二值（DDP2），所述电极通过电热介电材料层彼此机械隔开并彼此电绝缘；和d）响应从惰性状态切换到激活状态的检测，控制（58、60；138、140）所述电压源，使得电容器的第一电极和第二电极之间的电势差从第二值（DDP2）变化到第一值（DDP1）。

权利要求

1.一种用于限制配备有散热面的电气部件温度变化的方法，所述方法包括：a）获取代表所述电气部件的温度的物理量的值和/或代表该电气部件每秒产生的热量的物理量的值；和b）基于所获取的一个或更多个物理量的值，检测所述电气部件何时在以下状态之间切换（46、50）：-激活状态，其中所述电气部件必须被冷却，和

-惰性状态，其中所述电气部件可以被加热，

其特征在于所述方法还包括：

c）响应从所述惰性状态切换到所述激活状态的检测，控制（54、56；134、136）电压源，使得电容器的第一电极和第二电极之间的电势差从第一值（DDP1）变化到第二值（DDP2），然后使得如果在下一次检测到所述电气部件从所述激活状态切换到所述惰性状态之前达到该第二值，则在所述电气部件处于所述激活状态的条件下维持该第二电势差值，所述电极通过电热介电材料层彼此机械隔开并彼此电绝缘，所述第一电极与所述电气部件的所述散热面导热性接触，所述第一值和第二值使得该电势差的变化导致所述电热介电层吸收热，和d）响应从所述主动状态切换到所述被动状态的检测，控制（58、60；138、140）所述电压源，使得所述电容器的第一电极和第二电极之间的电势差从所述第二值（DDP2）变化到所述第一值（DDP1），然后使得如果在下一次检测到所述电气部件从所述惰性状态切换到所述激活状态之前达到该第一值，则在所述电气部件处于所述惰性状态的条件下维持该第一电势差值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括：

-获取下一个激活状态持续时间的估值；和

-在步骤b）中，控制（54）所述电压源，使得所述电势差作为单调函数在给定时间间隔内从所述第一值（DDP1）过渡到所述第二值（DDP2）；和-根据所获取的激活状态持续时间的估值，调整所述给定时间间隔的持续时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括：

-在步骤a）中，获取代表所述电气部件的温度的物理量的值或该电气部件每秒产生的热量的物理量的值；和-通过比较该获取的值和第一预设阈值，检测从所述惰性状态到所述激活状态的切换；

和

-通过比较该获取的值和第二预设阈值，检测从所述激活状态到所述惰性状态的切换，所述第一阈值和第二阈值是相等的或不同的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，如果电热材料是正电热材料，那么所述第一电势差值的绝对值严格地高于所述第二电势差值的绝对值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，如果电热材料是负电热材料，那么所述第一电势差值的绝对值严格地低于所述第二电势差值的绝对值。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述惰性状态下，未使用所述电容器，所述电气部件的温度低于为该电气部件规定的最高工作温度。

7.一种数据存储介质（36），其特征在于所述数据存储介质包括用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的指令，这些指令由计算机执行。

8.一种电子系统，其包括

-配备有散热面（20）的电气部件（6），该部件能够响应于控制信号在以下状态之间切换：·激活状态，其中所述电气部件必须被冷却，和

·惰性状态，其中所述电气部件可以被加热；

-第一电容器（8、116），包括第一电极和第二电极（23、24）以及使这两个电极彼此机械隔开并彼此电绝缘的由介电材料制成的层（26），所述第一电极与所述电气部件的所述散热面导热性接触；

-第一电压源（10；120），能够在所述第一电容器的两个电极之间施加可控的电势差；

和

-单元（12；124），用于控制该电压源以限制所述电气部件的温度变化；

其特征在于：

-所述介电材料也是电热材料；和

-所述控制单元编程为：

·获取代表所述电气部件的温度的物理量的值和/或代表该电气部件每秒产生的热量的物理量的值；

·基于所获取的一个或更多个物理量的值，检测所述电气部件何时在其激活状态和惰性状态之间切换：·响应从所述惰性状态切换到所述激活状态的检测，控制所述电压源，使得所述电容器的第一电极和第二电极之间的电势差从第一值（DDP1）变化到第二值（DDP2），然后使得如果在下一次检测到所述电气部件从所述激活状态切换到所述惰性状态之前达到该第二值，则在所述电气部件处于所述激活状态的条件下维持该第二电势差值；和·响应从所述主动状态切换到所述被动状态的检测，控制所述电压源，使得所述电容器的第一电极和第二电极之间的电势差从所述第二值（DDP2）变化到所述第一值（DDP1），然后使得如果在下一次检测到所述电气部件从所述惰性状态切换到所述激活状态之前达到该第一值，则在所述电气部件处于所述惰性状态的条件下维持该第一电势差值。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述系统包括：

-热沉（112）；

-热管（114），在一端与所述电气部件的所述散热面（20）直接热和机械接触，在另一端与所述热沉直接热和机械接触；

-第二电容器（116），包括第一电极和第二电极以及使这两个电极彼此机械隔开并彼此电绝缘的电热介电层，所述第一电容器和第二电容器的所述第一电极设置为与所述热管直接热和机械接触，所述第二电容器的所述第一电极设置在所述第一电容器的所述第一电极和所述热沉之间；

-第二电压源（120），能够在所述第二电容器的两个电极之间施加可控的电势差；和-控制单元（124），编程为控制所述第二电压源，使得在检测到所述电气部件从所述惰性状态切换到所述激活状态时，利用所述第二电容器冷却所述热管，但是相对于所述单元控制所述第一电压源以利用所述第一电容器冷却所述热管的时间点具有至少10ms的延迟。

10.根据权利要求8所述的系统，其中电热介电层（26）的厚度小于50μm，优选厚度小于2μm。

11.根据权利要求8所述的系统，其中所述电气部件（6）为包括至少一个电子开关的集成电路。

说明书

用于限制电气部件温度变化的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于限制电气部件温度变化的方法。本发明还涉及数据存储介质和涉及用于实施该方法的电子系统。

背景技术

[0002] 对于每个电气部件，制造商都规定了额定工作温度范围和特别是最高工作温度Tmax。如果部件的温度超过该温度Tmax，那么所述部件可能会损坏或者其性能降低。因此，重要的是尽量保持电气部件的温度低于该温度Tmax。

[0003] 为了做到这一点，已经有人提议利用诸如散热器、冷却器等各种装置来冷却电气部件。

[0004] 最近，有人建议可以利用电热材料将热从热点泵送到冷点。然而，这意味着使用热开关以保证单向热流动。例如这被公开在以下文章A1中：S.Kar-Narayan and N.D.Mathur,“Predicted cooling powers for multilayer capacitors based on various electrocaloric and electrode materials”,Applied Physics Letters95,242903(2009)。

[0005] 也在以下文献中找到现有技术：

[0006] -US5569950A；

[0007] -“Simulation of a solid state cooler with electrocaloricelements”,Physics of the solid state,American Institute of
Physics,Woodbury,NY,US,第51卷,30/08/2009,1574-1577页；

[0008] -US6877325B1；和

[0009] -US2011/146308A1。

发明内容

[0010] 本发明旨在提供一种用于限制电气部件温度变化的更简单的方法，尤其是提供一种不需要使用热开关的方法。

[0011] 因此，本发明主题中的一个是一种用于限制配备有散热面的电气部件温度变化的方法，该方法与权利要求1一致。

[0012] 在正电热材料的情况下，当跨过电极施加电势差时，其温度升高。因此，当电气部件处于惰性状态时，第一电势差的施加升高所述电气部件的温度。然而，这种处于惰性状态下的电气部件的温度升高是不成问题的，这是因为在这种状态下所述电气部件远低于其最高温度Tmax。

[0013] 降低跨过激活状态下的电容器的电势差会降低电容器的温度，从而在电气部件产生热时冷却所述电气部件。因此，或者防止电气部件达到其最高温度Tmax或者延长电气部件达到其最高温度Tmax所需要的时间。因此，以上述方法中所描述的方式控制电容器使得能够降低并限制电气部件的温度变化。因此，能够防止部件的温度超过温度Tmax，但不使用热开关。

[0014] 在负电热材料的情况下，当跨过电极施加电势差时，其温度降低。上述方法也能够利用负电热材料来限制电气部件的温度变化。然而，在这种情况下，第一电势差的绝对值严格地低于第二电势差的绝对值。

[0015] 该方法的实施方案可包括方法从属权利要求的一个或更多个特征。

[0016] 此外，这些方法实施方案具有以下优点：

[0017] -在持续时间取决于激活状态持续时间的估值的时间间隔内从第一电势差过渡到第二电势差进一步消除电气部件的温度变化；

[0018] -相反地，突然从第一电势差过渡到第二电势差，即在100ms内，要么防止电气部件的温度超过Tmax要么至少延迟超过Tmax的时刻。

[0019] 本发明的另一个主题是包含用于执行上述方法指令的数据存储介质，这些指令由计算机来执行。

[0020] 本发明还涉及根据权利要求7的电子系统。

[0021] 该电子系统的实施方案可包括系统从属系统权利要求中的一个或更多个特征。

附图说明

[0022] 通过阅读仅通过非限制性的实例所给出的以下说明和参照附图，会更好地理解本发明，在附图中：

[0023] -图1示出了配备有在其中电气部件被冷却的电子系统的终端；

[0024] -图2是用于限制图1中所示系统的电气部件温度变化的方法的流程图；

[0025] -图3是说明图1中所示系统的电容器的温度随时间变化的时间图；

[0026] -图4示出了两个分别说明图1中所示系统的电气部件的温度随时间变化，和跨过图1中所示系统的电容器的端子的电势差随时间变化的时间图；

[0027] -图5是制造用于图1中所示系统的电容器的工艺流程图；

[0028] -图6到12是示出用于制造图1中所示系统的电容器的工艺中各步骤的竖直剖面的示意图；

[0029] -图13是其中电气部件被冷却的电子系统的另一个实施方案的示意图；和[0030] -图14是用于冷却图13中所示电气部件的方法的流程图。

[0031] 在这些图中，相同的附图标记用于表示相同的要素。

具体实施方式

[0032] 在以下的描述中，将不再详细描述现有技术中众所周知的特征和功能。

[0033] 图1示出终端2。例如终端2是移动终端，例如移动电话。

[0034] 终端2包括电子系统4，例如收发器、微控制器等。

[0035] 系统4包括：

[0036] -电气部件6；

[0037] -用于冷却电气部件6的电容器8；

[0038] -可控电压源10；和

[0039] -控制单元12。

[0040] 这里，部件6为电子部件，更精确地是集成电路。通常，该集成电路包括许多可控电子开关，其中每个可控电子开关都能够在断开位置和接通位置之间切换以执行预设功能。在断开位置中，电流只能困难地通过开关。相反地，在接通位置中，电流可以容易地通过开关。当开关在其断开和接通位置之间进行切换时，开关所接收的电能中的一些被转化为热能。在接通位置中，如果开关在该位置具有非零电阻，则供应到开关的电能中的一部分也可能被转化为热能。因此，部件6在使用时产生热。相反地，当其未使用时不产生热。

[0041] 当部件6必须被冷却时，这称为是处于其激活状态。相反地，当部件6可以被加热时，这称为是处于其惰性状态。基于所获得的由部件6每秒产生的热量Q的值和/或基于所获得的部件6的温度T的值来检测在这些惰性和激活状态之间的切换。在该第一实施方案中，一旦部件6每秒产生的热量Q大于预设阈值Q1，以瓦特表示，以及其温度T超过预设阈值T1时，检测到激活状态。相反地，当部件6每秒产生的热量Q小于该阈值Q1，或者其温度T低于阈值T1时，检测到所述部件处于其惰性状态。

[0042] 通常，当部件6处于其惰性状态时，它未被使用或者几乎未被使用。表述“几乎未被使用”例如应理解为表示部件6在待机中。

[0043] 部件6是可控的并且可以交替地在其激活状态和其惰性状态之间切换。

[0044] 在此，部件6具有相关的最高温度Tmax。通常，温度Tmax对应于一个温度，高于所述温度时部件6遭受被损坏的风险或者高于所述温度时其性能下降。阈值T1严格地低于该温度Tmax。

[0045] 这里，阈值Q1选择为严格地高于零，例如高于0.1mW或1mW或者10mW。

[0046] 部件6设计为使得其产生的热量中的大部分通过散热面20来散发。这种情况下，面20是部件6的顶面。

[0047] 提供传感器21用于测量部件6的温度T。该传感器21连接到单元12。

[0048] 响应于经由界面22所获取的外部事件，部件6在其激活和惰性状态之间进行切换。这种情况下，这些事件的接收用于检测每秒产生的热量Q何时超过阈值Q1。换句话说，这些事件的接收用作表示部件6每秒产生的热量的物理量。更精确地，在本实施方案中，触发部件6密集工作的事件的接收用于指示部件6每秒产生的热量超过阈值Q1。相反地，一旦通过界面22接收到停止所述密集工作或使部件6处于待机的事件，量Q被认为是低于阈值Q1。该行动方式使得能够避免必须使用传感器来检测每秒产生的热量。

[0049] 例如，界面22为人机界面或与信息传输网络的连接等。界面22通过信息传输总线26连接到部件6。

[0050] 在图1中仅示出电容器8的结构示意图。该结构更加详细的实施方案在图12中示出。

[0051] 电容器8包括通过介电层26在机械上彼此隔开且彼此电绝缘的两个金属电极23、24。除了由良好的电导体制成之外，电极23、24还由良好的热导体制成。在本说明书中，如-1 -1 -1 -1
果材料在22℃时的热导率大于2W.m .K ，优选地大于10或50W.m .K ，则其被认为是良好的热导体。例如，电极23、24由金属诸如铂、镍、金、铜、银或钯制成。优选地，这些电极由基于氧化物的合金制成。例如，电极优选地由RuO2、SiRuO3、IrO3或者LaNiO3制成。具体而言，由于这些电极在氧中饱和，因此限制了电容器的疲劳和磨损。

[0052] 电极23、24呈具有基本上恒定的厚度ee的两个层的形式。通常厚度ee大于10nm或0.1μm并且小于10μm或5μm。

[0053] 电极23与面20进行导热性接触以冷却部件6。以下情况下认为存在导热性接触：

[0054] a）电极23与面20进行直接的机械和热接触；或

[0055] b）电极23通过良好的热导体热连接到面20。

[0056] 优选地，在以上a）或b）的情况下，热从面20传到电极23所经过的截面大于面20的面积的至少一半，优选地至少等于面20的面积。

[0057] 在本实施方案中，电极23与面20的整个区域进行直接的机械接触。

[0058] 为了使部件6能够被冷却，层26由电热介电材料制成。电热材料是温度响应电场的施加突然改变的材料。

[0059] 正电热材料响应电场的行为在图3中示出。在图3中所示情况下，材料的温度最初等于环境温度，即25℃。在初始状态，电热材料没有被施加电场。

[0060] 在时间t1施加电场。这导致该材料的温度立即升高了几度ΔT。在所示情况下，ΔT等于9℃。然后，在时间t1和t2之间电场保持恒定。在这些条件下，电热材料的温度通过与外部环境的热交换而降低，直到其温度变得等于外部环境的环境温度。

[0061] 一旦电热材料的温度变为等于外部环境的环境温度，在时间t2去除电场。作为响应，电热材料的温度立即下降-ΔT。然后，电热材料的温度通过与外部环境的热交换而升高，直到它再次等于环境温度。因此，材料回到其初始状态。如图3的曲线所示的，电热材料由此可以用于临时加热或冷却电气部件。

[0062] 这里，刚刚已经描述了其工作的电热材料是“正”电热材料，也就是说，当施加电场时其温度升高。负电热材料也存在；当施加电场时这些材料的温度降低。在本实施方案中，层26由正电热材料制成。

[0063] 电热材料已经在很长一段时间内是众所周知的。然而，只是最近才发现，如果使用这些电热材料的薄膜，则从这些材料获得的性能可明显改善。这里，如果材料的层的厚度小于500μm或50μm，优选地厚度小于15μm或10μm或5μm，则材料的层被认为是薄膜。关于该主题，读者可以参阅以下文章A2：A.F.Mischenko,Q.Zhang,J.F.Scott,R.W.Whatmore,N.D.Mathur,“Giant electrocaloric effect in thin-film PbZr0,95Ti0,05O3”，2006年3月3日，第311卷,Science。

[0064] 最近，已经证明，在某些电热材料种能获取约40℃的温度变化ΔT。关于这个主题读者可参阅以下文章A3：S.G.Lu,B.R.Rozic,Q.M.Zhang,Z.Kutnjak,Xinyu Li,E.Furman,Lee J.Gorny等人“Organic and inorganic relaxor ferroelectrics with giant electrocaloric effect”，Applied Physics Letters97，162904(2010)。

[0065] 在本说明书中，如果层26响应电场的最大温度变化ΔTmax为至少5℃，优选地至少10℃，则其会被认为是由电热材料制成的。

[0066] 温度变化ΔTmax出现在临近此处称为“转变温度”的温度。对于每种电热材料该转变温度是不同的。每种电热材料的转变温度是已知的。例如，关于该主题对于大量示例转变温度的值，可以参阅文章A3中的表1。

[0067] 这里，层26的材料选择为具有在正或负5或2.5或1倍该材料的变化ΔTmax之内的等于温度Ta的转变温度。温度Ta是希望将部件6的温度稳定在其附近的温度。温度Ta通常对应于外部环境的环境温度。在这种情况下，该温度Ta因此取为等于25℃。仅作为说明，这可能导致选择电热材料Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]0.93-[PbTiO3]0.07。例如，该材料在以下文章A4更详细地说明：T.M.Correia,J.S.Young,R.W.Whatmore,J.F.Scott,N.D.Mathur and Q.Zhang,Applied Physics Letters95，182904(2009)。

[0068] 然而，对于温度Ta的其他值，电热材料的其他选择是可能的。通常，层26的电热材料选自：

[0069] -Pb(Zr,Ti)O3，已知缩写为PZT，

[0070] -(Pb,La)(Zr,Ti)O3，已知缩写为PLZT，

[0071] -Pb(Mg,Nb,Ti)O3，已知缩写为PMN-PT，

[0072] -(Ba,Sr)TiO3，已知缩写为BST，

[0073] -SrBi2Ta2O9，已知缩写为SBT，

[0074] -PVDF（聚偏二氟乙烯）共聚物，例如P(VDF-TrFE)或者P(VDF-TrFE-CFE)。

[0075] 为了使电热材料具有大的吸热容量和薄膜结构，已经有人建议布置电极23和24以及层26以形成多层电容器（MLC）。关于这个主题读者可以参阅文章A1。

[0076] 这里，电容器8为多层电容器，它的层26的厚度小于5或2μm。层26的厚度在例如10nm和10μm之间，优选地厚度在10nm和2μm之间或厚度在100nm和2μm之间。

[0077] 电极23、24电连接到电压源10的各自的端子30、32。在这些条件下，源10使得能够跨过电极23、24施加电势差，以产生使得层26的温度改变的电场。这种情况下，端子30接地。因此，源10产生的电势差等于端子32和地面之间所产生的电压V0。

[0078] 源10可由单元12控制，以在分别表示为DDP1和DDP2的两个极值之间改变跨过电极23和24施加的电势差。这里，值DDP1严格地为正数，值DDP2等于0V。值DDP1例如高于4V DC。

[0079] 单元12编程为执行图2中的方法。为此，它包括能够执行存储在数据存储介质上的指令的可编程计算机34。因此，其包括连接到计算机34并且包含执行图2方法所需的指令的存储器36。

[0080] 此外，单元12连接到源10，以控制电压V0的值。它还连接到总线26，以获取使得能够检测部件6何时从其激活状态切换到其惰性状态以及相反情况的事件。

[0081] 现在将利用图2的方法描述系统4的工作。

[0082] 开始，在步骤40中，单元12获取两个估值EDon和EDoff。估值EDon和EDoff分别是时间间隔IDon和IDoff的持续时间的估值。间隔IDon为在此期间部件6连续地处于其激活状态的时间间隔。间隔IDoff为在此期间部件6连续地处于其惰性状态的时间间隔。这些估值EDon和EDoff在间隔IDon和IDoff的持续时间的预先测量的基础上构建。

[0083] 接着，在步骤44中，部件6在时间ton接收激活事件。该事件通过界面22和总线26接收。

[0084] 在步骤46中，作为即时的响应，部件6进入密集的工作模式中。然后，它在整个时间间隔IDon内保持在该密集工作模式中。一般地，该时间间隔持续超过1ms并且通常超过100ms或1s。相反地其持续时间通常小于一个小时或5分钟。

[0085] 然后，在步骤48中，部件6在时间toff接收去激活事件。该事件通过界面22和总线26接收。

[0086] 在步骤50中，作为即时的响应，部件6进入待机中。然后，它在整个间隔IDoff期间保持待机。该间隔IDoff的持续时间通常大于或等于间隔IDon的持续时间。在待机中，与外部环境有足够的热交换以降低其温度，直到其稳定在环境温度附近。

[0087] 在步骤50之后，所述方法返回到步骤44。因此，由于交替地接收激活和去激活事件，部件6有规律地在密集工作模式和待机之间交替。

[0088] 与此同时，在步骤54中，在时间ton，单元12检测向激活状态切换。为了做到这一点，这里，它检测激活事件的接收并且获取传感器21所测量的温度。激活事件的接收解释为意味着部件6每秒产生的热量Q超过阈值Q1。如果所述温度低于阈值T1，则不会检测到向激活状态的切换。在这种情况下，单元12以规律的间隔获取温度T，以检测部件6随后是否切换到其激活状态。如果所获取的温度T超过阈值T1，则检测到部件6的激活状态。响应该检测，单元12控制源10，以降低跨过电极23和24的电势差。该电势差的降低导致电热材料温度降低，电热材料温度的降低通过热传导传到电气部件6。当部件6处于其激活状态时，该温度的降低限制或抵消部件6温度的升高。

[0089] 在本实施方案中，单元12逐渐地降低电势差，所述降低是在整个时间间隔ΔTon内连续下降的单调函数。这种情况下，间隔ΔTon的持续时间根据估值EDon来设置。例如，在这种特定的情况下，间隔ΔTon的持续时间设置为等于估值EDon的值。

[0090] 电势差不必在间隔ΔTon的整个持续时间内从值DDP1线性降低到值DDP2。例如，这种情况下，所述电势差在间隔ΔTon的第一个三分之一期间比在间隔ΔTon的最后一个三分之一期间降低得更快。这样的电势差控制策略使得能够避免在部件6进入其激活状态之后部件6的温度立即突然地降低。

[0091] 所述电容器吸热并且由此显著降低部件6的温度的能力通过以下数值例来说明。电容器8所能吸收的最大热量由以下关系式给出：ΔQmax=mCΔT，其中：

[0092] -C是层26的比热容；

[0093] -m是层26的质量；和

[0094] -ΔT是响应跨过电极23和24施加等于DDP1-DDP2的电势差，层26温度的变化。

[0095] 例如，C等于350J.K-1.kg-1。层26的材料的密度等于7000kg/m3。层26的总体积3
等于1mm，温度变化ΔT等于10℃。因此，层26所能吸收的最大热量是25mJ。如果间隔
2 2
IDon的持续时间假设为1秒且面20的面积为1mm，则电容器8可以在该秒内吸收2.5W/cm
2
的功率密度。换句话说，这意味着如果部件6一秒产生2.5W/cm，则在电容器8激活时其温
3
度会保持恒定。如果部件6由硅制成且其体积为1mm，则在电容器8未激活时其温度会升高7.5℃。如果在部件6一秒产生25mJ热时激活电容器8，则部件6的温度将不升高。

[0096] 接着，在步骤56中，当跨过电极23和24的电势差达到值DDP2时，只要部件6未检测到向其惰性状态切换，则单元12保持所述电势差等于该值DDP2。

[0097] 然后，在步骤58中，单元12检测部件6何时从其激活状态切换到其惰性状态。如同在步骤54中一样，为了做到这一点，单元12在时间toff检测到部件6去激活事件的接收。同时，单元12获取传感器21所测量的值。假如所测温度T的值高于阈值T1，则不会检测到向惰性状态的切换。

[0098] 相反地，一旦所测温度T的值降低至低于阈值T1，则检测到向惰性状态的切换。作为响应，单元12控制源10以再次提高跨过电极23和24的电势差。该提高导致层26温度升高，并且通过热传导限制部件6温度的降低。在本实施方案中，单元12将电势差从值DDP2逐渐地提高到值DDP1，该提高是在整个时间间隔ΔToff内提高的单调函数。这种情况下，间隔ΔToff的持续时间根据估值EDoff来设置。例如，在本实施方案中，间隔ΔTon的持续时间设置为等于估值EDoff的值。作为说明，电势差在间隔ΔToff的整个持续时间内从值DDP2线性提高到值DDP1。

[0099] 在步骤60中，当电势差再次达到值DDP1时，假如部件6依然处于其惰性状态，则单元12维持所述电势差在该值。于是返回步骤54。

[0100] 图4示出了两个时间图，一个在另一个上方。在下部的时间图中，线70表示当实施图2中所示方法时跨过电极23和24的电势差的值随时间的变化。线70是为了特定的情况而画出的，其中在时间toff达到值DDP2并且在时间ton达到值DDP1。在这种特定的情况下，省略步骤56和60。

[0101] 在上部的时间图中，实线72示出了当实施图2中所示方法时部件6的温度变化。虚线74表示在未实施图2中方法的情况下部件6的温度。如线74所示，如果未实施图2中的方法，则部件6的温度超过温度Tmax。相反地，如果实施图2中的方法，则部件6的温度不超过温度Tmax。

[0102] 还应注意，无论是否实施图2中的方法，部件6的温度在许多连续间隔IDon和IDoff内的平均值是相同的。因此，图2中的方法使部件6的温度变化能够受到限制，但是不会使其在很长一段时间内的平均温度降低。

[0103] 图5示出了用于制造电容器8的具体过程。该过程具体地使层26的厚度能够减小以使得层26的厚度在10nm到2μm之间。具体地，层26厚度的减小使跨过电极23和24施加的值DDP1能够减小，因此简化系统4的制造。此外，该过程使电容器8能够在与部件6相同的衬底上制作。现在还将参照图6到12描述该过程。

[0104] 在步骤80中，沟82（图6）被蚀刻在衬底84中。例如，衬底84为平的硅衬底。所述沟的宽度通常在0.5到30μm之间，优选地宽度小于5或2μm。这种情况下，沟的宽度等于1μm。沟82可具有任意的横截面。例如，它们可以是圆形或者矩形。

[0105] 沟的深度通常在1μm到500μm之间，优选地深度在50μm到100μm之间。这种情况下，它们的深度等于100μm。

[0106] 利用各向异性的技术通过深蚀刻工艺来蚀刻沟82。例如，它可以交替地使用利用SF6蚀刻和利用C4F8钝化竖直侧壁的步骤。该工艺称为Bosch工艺。

[0107] 接着，在步骤86中，制作阻挡层88（图7）以防止不希望的化学物质扩散进入衬底84。例如，阻挡层88由所述衬底84的热氧化产生。该阻挡层88的厚度通常在10nm到5μm之间，优选地厚度在50nm到150nm之间。这种情况下，它的厚度等于100nm。

[0108] 在步骤90中，沉积电极23（图8）。该电极例如利用化学气相沉积（CVD）或者原子层沉积（ALD）技术来沉积。这里，电极23的厚度通常在10nm到5μm之间。这种情况下，它的厚度等于100nm。

[0109] 在步骤92中，沉积层26（图9）。用于沉积层26的方法取决于所选的电热材料。例如，沉积方法可以是金属有机化学气相沉积（MOCVD）或者原子层沉积（ALD）方法。沉积还可以利用溶胶-凝胶技术然后活化退火来进行。通常,退火温度对于PVDF共聚物来说是
140℃，对于钙钛矿来说是700℃。这种情况下，层26的厚度通常在10nm到5μm之间。

[0110] 然后，在步骤94中，沉积电极24（图10）。电极24通常利用与步骤90所描述的方法相同的方法来沉积。

[0111] 在步骤96中，蚀刻电极24的一部分以暴露层26。例如，该蚀刻可通过利用CHF3/O2或者SF6的干蚀刻或者通过离子铣或者通过湿化学蚀刻来实现。

[0112] 最后，在步骤98中，蚀刻层26的一部分以暴露电极23（图11）。如上，该局部蚀刻可以通过干蚀刻或者通过离子铣或者通过湿化学蚀刻来实现。于是，能跨过电极23和24施加电势差。任选地，在步骤98之后，测试电容器8由此产生的电容。

[0113] 图13示出了除了电容器是用于加速部件6到热沉112的传热之外与系统4相同的电子系统110。例如，热沉112是通过对流与外部介质交换热的散热器。热沉112通过热管114热连接到部件6的面20。在一端，管114与面20进行直接的机械和热接触。在另一端，它与热沉112进行直接的机械和热接触。例如，在本实施方案中，管114由在其中制作部件6的硅衬底形成。

[0114] N个电容器116设置在部件6和热沉112之间，所述电容器沿穿过部件6和热沉112的直线118彼此对齐。为了简化图13，仅示出了8个电容器116。然而，N是大于或等于2，优选地大于或等于8、16或32或100的任何整数。优选地，沿着直线118对齐的电容器116的数量密度大于每厘米100或1000个电容器116。

[0115] 这里，所有的电容器116都与电容器8相同。这些电容器116中每一个的电极23与热管114进行直接的机械和热接触。该电极23接地。为了简化图13，未示出接地连接。

[0116] 电压源120与每个电容器116相关联，以使得能够施加跨过电极23和24的可控的电势差。每个源120例如与源10相同。

[0117] 控制单元112由用于控制各种电压源120的控制单元124代替。单元124与单元12相同，但是编程为执行图14中方法。为了简化所述图，未示出单元124和每个源120之间的连接。

[0118] 现在将参照图14中的方法描述系统110的工作。除了步骤54到60分别由步骤134到140代替之外，图14中的方法与图2中方法相同。

[0119] 除了从离部件6最近的连接到电容器116的源120开始到离部件6最远的连接到电容器116的源120结束相继地控制源120之外，步骤134与步骤54相同。这种情况下，为了降低跨过所述源所连接到的电容器的电极23和24的电势差而发送到源120的控制信号是使得电势差从其值DDP1突然地降低到其值DDP2的信号。术语“突然地”理解为意味着电势差在小于100ms或者在小于1ms内在值DDP1和值DDP2之间变化。

[0120] 在开始源120控制的时间点和开始沿着线118连接到紧跟着的电容器116的源120控制的时间点之间的时间间隔ΔC选择为长于间隔IDon或者估值EDon持续时间的百分之一。优选地，时间间隔ΔC的持续时间小于间隔IDon或者估值EDon持续时间的100倍。

[0121] 当跨过电容器116的电极23和24的电势差降低时，电容器116在靠近位于其电极23之下的区域中冷却管114。所述冷却区域产生由图13中椭圆形所表示的冷点128。冷点128吸收部件6所散发的热。然后，当控制随后的源120时，冷点移动到热沉112。部件6所散发的热然后朝冷点128的新位置移动。如这里所描述的，通过连续地控制源120，冷点128从部件6移动到热沉112。这加速了从部件6到热沉112的传热。

[0122] 在步骤136中，当跨过电容器116的电极23和24的电势差达到值DDP2时，单元24控制连接到该电容器的源120，以在倘若对于部件6没有接收去激活事件时维持该电势差。

[0123] 步骤138在于为每个电容器116同时实施步骤58。然而，这种情况下，作为说明，来自源120的控制信号使得所述电势差从值DDP2突然转变到值DDP1。

[0124] 在步骤140中，当跨过电容器116的电极23和24的电势差达到值DDP1时，单元24控制连接到该电容的源120以在部件6没有检测到切换到其激活状态的时候维持该电势差。

[0125] 所述方法然后返回至步骤134。

[0126] 许多其他的实施方案是可能的。例如，除了以上所描述的那些之外，其他电热材料可以是合适的。因此，正电热材料可由负电热材料，即当在电极间将电势差施加到材料时其温度降低的电热材料，所代替。在这种情况下，当部件处于其惰性状态时，没有电势差施加到电容器上。当部件从其惰性状态切换到其激活状态时，施加电势差以降低部件的温度。换句话说，值DDP1和DDP2在负电热材料的情况下是相反的。因此，所有为了正电热材料的特定情况所描述的都可以变换为负电热材料的情况。

[0127] 用于改变跨过电极23和24电势差的单调函数可以是线性函数或由非线性函数替代。例如，可使用二阶或更高阶多项式函数。

[0128] 间隔ΔTon或ΔToff的持续时间可以不直接与估值EDon或EDoff成正比。例如，间隔ΔTon的持续时间可以以非线性关系与估值EDon相关。

[0129] 估值EDon不一定是预记录的常数。例如，每次当先前观测的间隔IDon持续时间的记录更新时，可以重新设置估值EDon的值。还可以在间隔IDon期间重新设置估值EDon，以使得在间隔IDon期间重新设置持续时间ΔTon本身。通过用ΔToff代替ΔTon、用EDoff代替EDon和通过改变单调函数斜率的符号，这些在间隔IDon期间使用的单调函数的各种变体也可以变换为在间隔IDoff期间使用的单调函数。

[0130] 可使用其他检测从激活状态到惰性状态的转变以及相反情况的方法。例如，作为变体，仅使用所测的部件6的温度。例如，在步骤54中，当所测温度超过阈值T1时，可检测到从惰性状态到激活状态的转变。相似地，在步骤58中，当所测温度降低至低于阈值T1时，可检测到从激活状态到惰性状态的转变。相反地，还可仅使用每秒产生的热量Q来检测惰性状态和激活状态之间的切换。

[0131] 获取每秒所产生热量Q的其他方法是可能的。例如，可使用传感器用于检测电气部件6每秒产生的热量。

[0132] 可使用不同于预设阈值S1的预设阈值S2来检测从激活状态到惰性状态的切换，阈值S1用于检测从惰性状态到激活状态的切换。优选地，阈值S1严格地高于阈值S2。然而，如以上在阈值S1和S2的分别对应于阈值Q1和T1的特定情况中所描述的，阈值S1和S2也可以相等。作为变体，分别在间隔ΔTon和ΔToff期间施加的电势差的值还可取决于所测温度。例如，所测温度越高，电极23和24之间的电势差变化得越快。

[0133] 电容器8的其他实施方案是可能的。例如，这样的电容器还可以以文章A1中所描述的方式制作。在该文章中，电容器利用传统多层电容器制造工艺产生。电容器8还可以以与薄膜电容器相同的方式通过卷起由叠置金属层、介电层和另外的金属层所产生的多层膜来制作。金属层对应于电极。在这种情况下，介电层的厚度通常大于2μm或5μm，优选地小于20μm或15μm。

[0134] 电容器8的电极23不一定与面20进行直接的接触。例如，电极23可通过一个或更多个良好的热导体来与面20进行热接触。

[0135] 作为变体，各个电容器116并非都是相同的。例如，电容器116的热特性，例如它们的比热容、它们的体积、电热材料的性质等，从一个电容器到另一个电容器可以不同。在另一个变体中，用于改变值DDP1和DDP2之间电势差的单调函数从一个电容器到另一个电容器不是全部相同的。

[0136] 部件6不一定是集成电路。例如，部件6可以是惰性电子部件，例如电阻器、电容器或电感器。部件6还可以是更加复杂的电气元件，例如变压器。

[0137] 终端2不一定是移动终端。

[0138] 以上描述适用于温度Ta非常不同于25℃的情况。例如，在另一个应用中，温度Ta超过100℃或者，相反地，为负数。