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1、影響散熱性能的各種因素晨怡熱管2007-11-2922:46:39三、影響散熱性能的各種因素 在當前的所有芯片中，以CPU的功耗、發(fā)熱量最高，因此CPU散熱器的發(fā)展最為強勁與引人注目，誕生了極其多樣化的產(chǎn)品，代表了計算機散熱技術(shù)的最高發(fā)展水平。只要對CPU散熱技術(shù)有了全面了解，其它產(chǎn)品的散熱原理也就無師自通了。因此，本專題重點就討論CPU散熱技術(shù)。在介紹各種散熱技術(shù)之前，我們還要先確認幾個散熱的基本概念。熱力學基本知識 我們先從物理的角度來探討一下散熱的原理，因為知道了原理才能從根本上找出解決問題的方法。雖然這部分有些枯燥難懂，但只要您能耐心看完，相信很多問題就可迎刃而解，對今后徹
2、底了解散熱器有很大的用處。 物理學認為，熱主要通過三種途徑來傳遞，它們分別是熱傳導、熱對流、熱輻射。為了保證良好的散熱器性能，就要已符合上述三種途徑的要求來設(shè)計產(chǎn)品，于是在材料的熱傳導率、比熱值；散熱器整體的熱阻、風阻；風扇的風量、風壓等等方面都提出了要求。以下針對這些概念進行集中講解。熱傳導 定義：通過物體的直接接觸，熱從溫度高的部位傳到溫度低的部位。熱能的傳遞速度和能力取決于： 1.物質(zhì)的性質(zhì)。有的物質(zhì)導熱性能差，如棉絮，有的物質(zhì)導熱性能強，如鋼鐵。這樣就有了采用不同材質(zhì)的散熱器，鋁、銅、銀。它們的散熱性能依次遞增，價錢當然也就成正比啦?！ ?.物體之間的溫度差。熱是從溫度高
3、的部位傳向溫度低的部位，溫差越大熱的傳導越快。 熱傳導是散熱的最主要方式，也是散熱技術(shù)需要解決的核心問題之一。所以我們通常都能看到，幾乎所有散熱在與CPU相接觸的部分都采用熱傳導性能良好的材料。比如Intel原包CPU中附帶的散熱器，采用銅芯與CPU接觸，就是為了將熱量盡快傳導出來。熱對流 熱通過流動介質(zhì)（氣體或液體）將熱量由空間中的一處傳到另一處，即由受熱物質(zhì)微粒的流動來傳播熱能的現(xiàn)象。根據(jù)流動介質(zhì)的不同，可分為氣體對流和液體對流。影響熱對流的因素主要有： 1.通風孔洞面積和高度2.溫度差：原因還是因為熱是由高到低方向傳導。3.通風孔洞所處位置的高度：越高對流越快。4.液體對
4、流：導熱效果比較好，因為液體比熱要大些，所以溫差大，導熱快?！ ≈栽贑PU散熱器安裝的風扇，也就是為了產(chǎn)生強制熱對流而加強散熱性能。理論上說，只要散熱器表面積足夠大，是無需強制熱對流的，但實際應用中，散熱器不可能做的無限大，所以采用風扇的主動散熱器是最常見的，并且可以根據(jù)散熱的需求而采用不同轉(zhuǎn)速和大小規(guī)格的風扇。少數(shù)散熱器也能采用被動散熱的方式，比如下圖中的產(chǎn)品，但請注意散熱器已經(jīng)覆蓋了大半個主板。熱輻射 是一種可以在沒有任何介質(zhì)(空氣)的情況下，不依靠分子之間的碰撞，又不依靠氣體或者液體的流動就能夠達成熱交換的傳遞方式。影響熱輻射的因素主要有：1、熱源的材料。材料的比熱越小相外
5、輻射能量越快，反之就越慢。2、表面的顏色。一般來說，顏色光亮的（如白色或銀色）物體表面吸收和釋放輻射能量的速率較慢。深顏色（黑色）的物體表面吸收和釋放輻射能量的速率較快，有趣的是物體釋放電磁波的能量越高，其吸收能力也高，反之亦然?！ ‘斎?，在普通應用環(huán)境中，比起熱傳導與熱對流，熱輻射起到的散熱作用微乎其微，因此用戶在此方面不必太在意?！ ±碚撌强斩礋o味的，下面用一個簡單的圖示來為大家做下講解： 上圖顯示了三種熱傳遞方式在散熱器中的應用形式。屬于熱傳導的是：由熱源CPU傳至散熱片以及在散熱片內(nèi)部傳遞。屬于對流的是：熱由散熱片傳遞到周圍的空間，再由風扇和散熱片組合形成的對流對其散熱。熱傳
6、導與熱對流是主要散熱方式，CPU產(chǎn)生的大部分熱量在傳遞到散熱片上后，都被風扇形成的對流所帶走，熱輻射產(chǎn)生的作用可以忽略不計。 以上三個概念是熱力學的基礎(chǔ)知識。具體到材料上的特點，就需要引入熱傳到系數(shù)與比熱值兩個概念。材料的導熱性能熱傳導系數(shù) 由于熱傳導是散熱器有效運作的兩大方式之一，因此，散熱片材料的熱傳遞速度就是其中最關(guān)鍵的技術(shù)指標，理論上稱作熱傳導系數(shù)?！ 《x：每單位長度、每度K，可以傳送多少瓦數(shù)的能量，單位為W/mK。即截面積為1平方米的柱體沿軸向1米距離的溫差為1開爾文（1K＝1℃）時的熱傳導功率。數(shù)值越大，表明該材料的熱傳遞速度越快?！ ∮缮媳碇锌梢缘弥?，銀、銅的熱傳導
7、系數(shù)最好。但是很顯然，這兩種材料的成本較高，不利于大規(guī)模量產(chǎn)。因此在目前的市場中，我們見到的最常用散熱器材料就是鋁合金，而今后也肯定以該種金屬為主。比熱容 熱傳遞的速度很重要，但是吸收熱量能力低也不利于散熱，這里又引入了比熱容的概念?！ 《x：單位質(zhì)量下需要輸入多少能量才能使溫度上升一攝氏度，單位為卡/（千克×°C），數(shù)值越大代表物體容納熱量的能力越大?！ 「鶕?jù)上表得知，水比熱容最高，比金屬有更強的熱容能力，這也是水冷散熱器賴以生存的根本。值
