از زمانی که اولین کامپیوتر ساخته شد تا اکنون که سیستم‌ها روزبه‌روز قدرتمندتر و قوی‌تر میشوند داغ‌شدن اجزای کامپیوتر همواره یکی از معضلات قابل‌توجه بوده است. این مشکل حتی با بالارفتن توان پردازشی بیشتر هم شد است. جالب است بدانید که هر قطعه کامپیوتری با مصرف انرژی الکتریکی، مقدار بسیاری گرما و حرارت تولید میکند. به همین دلیل است که بدون خنککننده امکان کارکرد صحیح سیستم‌های کامپیوتری وجود ندارد.
همه چیز در مورد سوال هیتسینک چیست؟
حرارت برای اجزای کامپیوتر بسیار مضر است؛ زیرا در وهله اول سبب می‌شود کارایی و پایداری قطعاتی مانند کارت گرافیک، پردازنده و SSD پایین بیاید و اگر این گرما بیش از حد باشد موجب ازکارافتادن و مرگ قطعه خواهد شد. به همین دلیل است که قطعاتی مثل هیتسینک که وظیفه خنک‌کنندگی را در بین اجزای کامپیوتر به عهده دارند در سیستم‌های کامپیوتری و کنسول‌های بازی بسیار مهم هستند.
هیتسینک که به آن خنککننده نیز گفته می‌شود، وسیله‌ای است که برای افزایش سطح تماس با هوا یا مایع خنککننده در دستگاه‌های الکترونیکی به کار می‌رود تا حرارت تولید شده توسط قطعه الکترونیکی را بهتر پراکنده کند. سینکهای حرارتی به‌صورت خودبه‌خود فعال نیستند، به این معنی که هیچ قسمت متحرکی ندارند. بااین‌وجود اغلب، هیتسینک با یک فن ترکیب شده که حرارت را دور کرده یا توسط یک محلول خنککننده مایع، حرارت را تا نیمه لوله‌ها می‌برد.
ازآنجایی‌که بیشتر قطعات از تراشه‌های الکترونیکی ساخته شدهاند، گرما را به‌راحتی جذب خود می‌کنند. این قطعات اگر گرمای بیش از حد دریافت کنند، آسیب می‌بینند و در نتیجه عملکرد رایانه‌هایی با کارایی بالا را به‌طورکلی خطر می‌اندازند.
هیتسینک چیست؟
یک CPU مستعد گرم شدن بیش از حد است زیرا برخی از اجزای آن گرم می شوند. بدون هیت سینک، گرمای تولید شده توسط قطعات در CPU باقی می ماند و آن را می سوزاند.
داشتن هیتسینک ازاین‌جهت مهم است که به خنک‌شدن CPU کمک میکند حتی اگر برای مدت طولانی از آن استفاده کنید. هیتسینک به‌گونه‌ای طراحی شده است که گرمای حاصل از CPU شما را جذب کرده و سپس گرما را از اجزای آن پراکنده کند. یک هیتسینک دارای پره‌هایی است که در طول انتقال حرارت، سطح بیشتری را ایجاد میکند درنتیجه امکان خنک‌شدن را فراهم می‌کنند.
هیت سینک چگونه کار می کند؟
یک هیتسینک برای به حداکثر رساندن سرمایش نیاز به تماس قوی با منبع گرما دارد. هیتسینکها از یک رسانای حرارتی برای انتقال گرما به پره‌ها استفاده می‌کنند که دارای سطح بزرگ‌تری هستند و در نتیجه گرما را در سراسر کامپیوتر پخش می‌کنند.
کارکرد هیتسینک
به‌طورکلی هیتسینک حرارت را از یک جزء در چهار مرحله اصلی دور میکند:
- منبع گرما تولید میکند
این منبع هر سیستمی است که گرما ایجاد میکند و برای کارکردن نیاز به حذف آن دارد.
- انتقال گرما از منبع
گرما از طریق رسانایی طبیعی به درون سینک حرارتی آمده و از منبع دور می‌شود، گرما به طور مستقیم تحت‌تأثیر رسانایی حرارتی مواد هیتسینک قرار می‌گیرد. این امر به دلیل مواد رسانایی حرارتی بالا مانند مس و آلومینیوم موجود در هیتسینک امکان‌پذیر شده است.
- گرما در سرتاسر هیتسینکها توزیع می‌شود
گرما به طور طبیعی از طریق رسانایی طبیعی در سرتاسر سینک حرارتی حرکت میکند و به‌واسطه فن از محیطی با دمای بالا به محیطی با دمای پایین حرکت میکند. این بدان معناست که در هیتسینکها معمولاً به سمت منبع گرم‌تر و به سمت انتهای سینک خنک‌تر خواهند بود.
- گرما از هیتسینک دور می‌شود
در مرحله آخر وقتی گرما از سیستم توسط هیتسینک هدایت می‌شود، یک فن در داخل کامپیوتر هم هوا را از طریق هیتسینک به خارج از کامپیوتر انتقال میدهد. این فرایند به فن‌های کامپیوتر متکی است.
انواع هیتسینک
امروزه باتوجه‌به اهمیت موضوع پایین نگه‌داشتن حرارت سیستم‌ها انواع مختلفی ازهیت سینکها تولید شده اند که با توجه به تعدادفنهایی که دارندو نحوه کارکردشان به گروه های مختلفی تقسیم میشوند.
هیت سینکها جنس های مختلف دارند
فعال
هیت سینک‌هایی که دارای این فن‌های اضافی هستند، سینکهای حرارتی فعال نامیده میشوند هیت سینک های فعال که معمولاً توسط یک فن یا دمنده جریان هوا را در سراسر منطقه داغ افزایش میدهد.
فن در سیستم شخصی شما پس از گرم شدن سیستم روشن می شود. فن هوا را در سراسر هیت سینک پخش میکند و اجازه می دهد هوای گرم نشده بیشتری در سطح سینک حرارتی حرکت کند. این موضوع شیب حرارتی را در سرتاسر هیت سینک را کند میکند و اجازه خروج گرمای بیشتری را می دهد.
غیر فعال
هیت سینک های غیرفعال دارای یک فن هستند. کارکرد آن ها به اینطریق است که توانایی هوای گرم برای شناور شدن باعث جریان هوای تولید شده در سرتاسر هیت سینک می شود و از طرفی این نوع هیت سینکها برای حذف گرما نیازی به برق ثانویه یا سیستم های کنترلی ندارند. اما هیت سینک های غیرفعال به اندازه هیت سینک های فعال در حذف گرما از سیستم موثر نیستند.
هیبریدی
هیت سینک های هیبریدی ویژگی های سینک های حرارتی غیرفعال و فعال را ترکیب می کنند. این سینک ها اغلب از سیستم‌های کنترلی برای خنک کردن سیستم بر اساس نیازهای دما استفاده می‌کنند.
در مورد کارکرد سینکهای هیبریدی میتوان گقت هنگامی که سیستم در سطوح خنک‌تر کار میکند، منبع هوای غیرفعال است و فقط سیستم را به صورت غیرفعال خنک میکند. هنگامی که منبع به دمای بالاتر می رسد، مکانیسم خنک کننده فعال برای افزایش ظرفیت خنک کننده سینک درگیر می شود.
انواع هیت سینک از نظر جنس
هیت سینکها با توجه فلزی که برای تولید آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد به مدل‌های مختلفی طبقه بندی میشوند.
هیت سینک آلومینیومی
آلومینیوم به عنوان یکی از رایج‌ترین ماده‌ها برای ساخت بسیاری از هیت سینک ها شناخته می شود. ویژگی اصلی این فلز این است که سبک و ارزان بوده و رسانش حرارتی خوبی دارد. این نوع از هیتسینکها معمولاً در کاربردهای متداولی مانند کامپیوترها و لپ‌تاپ‌ها استفاده میشوند که نیاز به قدرت خاصی ندارد. در مجموع این هیتسینکها سبک‌وزن هستند و هدایت حرارتی خوبی دارند.
مسی
مس بهعنوان فلزی با رسانش حرارتی بسیار بالا و خواص حرارتی عالی شهرت دارد. هیتسینکهایی از جنس مس در محیط‌های صنعتی و مخابراتی استفاده میشوند. ازآنجاکه مس نسبت به آلومینیوم سنگین‌تر است، هیت‌سینک‌های مس معمولاً در محیط‌های صنعتی و مخابراتی به کار می‌روند. هیت‌سینک‌های از جنس مس معمولاً هدایت حرارتی بالاتری نسبت به آلمنیوم دارند.
چدنی
چدن یک ماده جامد با ساختار مشبک است. هیت‌سینک‌های چدن معمولاً در کاربردهایی که به پایداری حرارتی بالا نیاز دارند، مورداستفاده قرار می‌گیرند. یک نمونه از جایگاه کاربرد هیت‌سینک‌های چدن در مواردی مثل موتورها و ترموستات‌ها است. در مجموع هیتسینکهایی از جنس چدن سنگین‌تر هستند و مقاومت بیشتری در برابر تغییرات دمایی دارند.
آلیاژهای فلزی
هیت‌سینک‌های آلیاژ فلزی ترکیبی از دو یا چند فلزند که می‌توانند خصوصیات مختلفی را برای کاربردهای خاص ارائه دهد. برخی از هیتسینکها از آلیاژهای مختلف فلزی مانند آلومینیوم مس ساخته شدهاند. این نوع از آلیاژها می‌توانند خصوصیاتی مثل قدرت ساخت، رسانش حرارتی و وزن را با یکدیگر ترکیب کنند.
چرا وجود هیتسینک در سرور ضروری است؟
سینکهای حرارتی نقش مهمی در پخش گرما از CPU و جلوگیری از گرمای بیش از حد دارند. این سینکها از سطوح فیزیکی قطعات و اجزای حیاتی محافظت می‌کنند. زیرا با گرمای بیش از حد CPU، عملکرد رایانه به خطر می‌افتد و عملکرد سیستم را در زمان و مکانی که بیشترین اهمیت را دارد، مختل میکند.
ضرورت وجود هیتسینک
مدیریت دما در بهبود عملکرد قطعات و طولانی‌تر کردن عمر آنها بسیار مؤثر است. هیتسینکها با استاندارد نگه‌داشتن دمای سخت‌افزار باعث طولانی‌شدن، عمر قطعاتی مثل پردازنده و کارت گرافی خواهند شد. هیتسینکها دمای دستگاه‌ها و قطعات مختلف سخت‌افزار را در محدوده دمای موردنظر قرار میدهد و آسیب رسیدن به دستگاه جلوگیری میکند. توصیه می کنیم در حین خرید کامپیوتر و لپتاب به هیت سینک آن توجه داشته باشید.
سخن پایانی
کنترل دما در دستگاه و سیستم‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است به این معنا که برای نگه‌داشتن دما و حرارت لازم است از هیتسینکها استفاده شود. هیتسینکها بنا بر جنس و تعداد فن‌ها در دسته‌های گوناگون تقسیم‌بندی میشوند. نباید این نکته را از یاد برد که برای طولانی‌تر کردن عمر دستگاه‌ها و قطعات سخت‌افزاری آن وجود هیتسینکها اهمیت بسیاری دارد. سینک هیتسینکها از طریق انتقال حرارتی عمل می‌کنند. حرارت از قطعه الکترونیکی به هیتسینک منتقل شده و سپس به محیط اطراف پخش می‌شود. این فرایند می‌تواند از طریق هدایت (از طریق ماده هیتسینک)، جابه‌جایی (از طریق هوا یا مایع متحرک)، یا تابش (از طریق انتشار انرژی حرارتی به فضا) صورت گیرد.
سؤالات متداول
۱.کدام یک از هیتسینکها از نظر قیمت ارزانتر هستند؟
هیتسینکهایی که از جنس آلومینیوم ساخته شدهاند بسیار ارزان و کموزنتر از هیتسینکهایی هستند که از فلزهای دیگر ساخته شده است.
۲.نوع دیگری از هیتسینکها با جنس متفاوت وجود دارد؟
یکی دیگر از موادی هیتسینکها از آن ساخته میشوند، ماده کامپوزیت گرافیت طبیعی است. این ماده که بهاندازه مس رسانا نیست رسانایی حرارتی بهاندازه 370 W/mK دارد. نکته مهم این گروه از هیتسینکها وزن آنها است، زیرا که وزن این مدل از هیتسینکها فقط ۷۰ درصد وزن سینکهای آلومینیومی را دارند و بسیار سبک هستند.
۳. بهترین روش استفاده از هیتسینکها چیست؟
هیتسینکها کار خود را بهعنوان خنککننده قطعات انجام میدهد؛ اما در نظر داشته باشید که نباید بدون فن خارجی از این قطعات استفاده شود.
شرکت فناوران آتیه گئومات