将机械或其他器具在工作过程中产生的热量及时转移以避免影响其正常工作的装置或仪器。常见的散热器依据散热方式可以分为风冷,热管散热器,液冷,半导体制冷,压缩机制冷等多种类型。
计算机部件中大量使用集成电路。众所周知,高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳,使用寿命缩短,甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外,而是计算机内部,或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收,然后发散到机箱内或者机箱外,计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触,吸收热量,再通过各种方法将热量传递到远处,比如机箱内的空气中,然后机箱将这些热空气传到机箱外,完成计算机的散热。 散热器的种类非常多,CPU、显卡、主板芯片组、硬盘、机箱、电源甚至光驱和内存都会需要散热器,这些不同的散热器是不能混用的,而其中常接触的就是CPU的散热器。依照从散热器带走热量的方式,可以将电脑的散热器分为主动散热和被动散热。前者常见的是风冷散热器,而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式,可以分为风冷,热管,液冷,半导体制冷,压缩机制冷等等。
散热片材质是指散热片所使用的具体材料。每种材料其导热性能是不同的,按导热性能从高到低排列,分别是银,铜,铝,钢。不过如果用银来作散热片会太昂贵,故好的方案为采用铜质。虽然铝便宜得多,但显然导热性就不如铜好(大约只有铜的百分之五十多点)。
散热方式是指该散热器散发热量的主要方式。在热力学中,散热就是热量传递,而热量的传递方式主要有三种:热传导,热对流和热辐射。物质本身或当物质与物质接触时,能量的传递就被称为热传导,这是普遍的一种热传递方式。比如,CPU散热片底座与CPU直接接触带走热量的方式就属于热传导。热对流指的是流动的流体(气体或液体)将热带走的热传递方式,在电脑机箱的散热系统中比较常见的是散热风扇带动气体流动的“强制热对流”散热方式。热辐射指的是依靠射线辐射传递热量,日常常见的就是太阳辐射。这三种散热方式都不是孤立的,在日常的热量传递中,这三种散热方式都是同时发生,共同起作用的。
热管是一种具有导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,它利用毛吸作用等流体原理,起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点,并且由热管组成的换热器具有传热、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性,因而可控制管壁温度,避免露点腐蚀。
液冷则是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量,与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等优点。但热管和液冷的价格相对较高,而且安装也相对麻烦一些。
在选购散热器时,可以根据自己的实际需求以及经济条件来选购,原则是够用就好。
当热量传到散热器的顶部后,就需要尽快地将传来的热量散发到周边环境中去,对风冷散热器而言就是要与周围的空气进行热交换。这时,热量是在两种不同介质间传递,所依循的公式为Q=α X A X ΔT,其中ΔT为两种介质间的温差,即散热器与周围环境空气的温度差;而α为流体的导热系数,在散热片材质和空气成分确定后,它就是一个固定值;其中重要的A是散热片和空气的接触面积,在其他条件不变的前提下,如散热器的体积一般都会有所限制,机箱内的空间有限,过大会加大安装的难度,而通过改变散热器的形状,增大其与空气的接触面积,增加热交换面积,是提高散热效率的有效手段。要实现这一点,一般通过用鳍片式设计辅以表面粗糙化或螺纹等办法来增大表面积。
铜的热传导系数是铝的1.69倍,所以在其他条件相同的前提下,纯铜散热器能够更快地将热量从热源中带走。不过铜的质地是个问题,很多“纯铜散热器”其实并非是真正的的铜。在铜的列表中,含铜量超过99%的被称为无酸素铜,下一个档次的铜为含铜量为85%以下的丹铜。针对13年市场上大多数的纯铜散热器的含铜量都介于两者之间。而一些劣质纯铜散热器的含铜量甚至连85%都不到,虽然成本很低,但其热传导能力大大降低,影响了散热性。此外,铜也有明显的缺点,成本高,加工难,散热器质量太大都阻碍了全铜散热片的应用;红铜的硬度不如铝合金AL6063,某些机械加工(如剖沟等)性能不如铝;铜的熔点比铝高很多,不利于挤压成形( Extrusion )等问题。
热量从CPU核心散发到散热片表面,是一个热传导过程。对于散热片的底座而言,由于直接与高热量的小面积热源接触,这就要求底座能够迅速将热量传导开来。散热片选用较高热传导系数的材料对提高热传导效率很有帮助。通过热传导系统对照表可以看出,如铝的热传导系数237W/mK,铜的热传导系数则为401W/mK,而比较同样体积的散热器,铜的重量是铝的3倍,而铝的比热仅为铜的2.3倍,所以相同体积下,铜质散热器可以比铝质散热器容纳更多的热量,升温更慢。同样厚度的散热器底座,铜不但可以快速引走热源如CPU Die的温度,自己的温度上升也比铝的散热片缓慢。因此铜更适合做成散热器的底面。
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