وسایل الکترونیکی، به ویژه رایانههای قدرتمند و تخصصی، در حین فعالیت خود حرارت ایجاد میکنند. این حرارت علاوه بر کاهش کارایی دستگاهها، در طولانیمدت میتواند باعث آسیب دیدن یا از کار افتادن قطعات الکترونیکی شود. برای حل این مشکل، در بسیاری از دستگاههای برقی از قطعهای به نام هیتسینک استفاده میشود. در این نوشته قصد داریم بگوییم هیتسینک چیست و چه فایدهای دارد. همچنین انواع مختلف هیتسینک را معرفی میکنیم و نحوه کارکرد آن را شرح خواهیم داد.
هیت سینک چیست؟
هیت سینک یک قطعه است که معمولاً از فلز ساخته میشود و در دستگاههای الکترونیکی، به ویژه در رایانههای قدرتمند و گیمینگ، کاربرد دارد. کار اصلی آن خنککردن بخشهای مهم و حساس مانند مادربرد، رم و دیگر قطعات است. برای اینکه بهتر با هیت سینک و وظیفه آن آشنا شویم، ابتدا لازم است کمی درباره راههای جابهجایی گرما بدانیم!
بیشتر بخوانید: مقایسه موتور برقی دیزلی با بنزینی
گرما چطور منتقل میشود و هیت سینک چطور کار میکند؟
برای درک بهتر کارایی هیت سینک، ابتدا خوب است روشهای مختلف انتقال گرما را بشناسیم. بر پایه اصول علم ترمودینامیک، گرما به سه شیوه جابجا میشود: همرفت، تابش و رسانش.
هیت سینک برای خنک کردن قطعات الکترونیکی، از روش رسانش بهره میبرد. در این روش، مولکولهای پرتحرک و پرانرژی در جسم داغ، با مولکولهای کمتحرکتر در جسم خنک برخورد میکنند. این برخورد و جنبش، باعث میشود انرژی گرمایی از جسم گرمتر به جسم سردتر منتقل شود.
کاربرد هیت سینک
هیت سینک با پایین آوردن دما، امکان استفاده از این قطعه را در کاربردهای گوناگون فراهم میکند. یکی از اصلیترین کاربردهای آن، جلوگیری از گرم شدن بیش از حد کامپیوتر، لپتاپ و دیگر دستگاههای الکترونیکی و خنک نگه داشتن آنها است. برخی از مهمترین موارد استفاده از هیت سینک عبارتند از:
– کامپیوتر و لپتاپ (سیپییو)
– سیستمهای نور الایدی
هیت سینک CPU
پردازنده اصلی کامپیوتر (CPU) هنگام کار کردن، حرارت زیادی ایجاد میکند. اگر این گرما کاهش پیدا نکند، ممکن است به سیستم آسیب برسد. هیت سینک CPU این گرمای اضافی را جذب میکند و با کمک فنهایی که معمولاً روی آن یا نزدیکش نصب شده، گرما را به بیرون از کیس منتقل مینماید. کار هیت سینک برای سلامت کامپیوتر بسیار مهم است و از انواع مختلف آن برای خنکسازی سرورها و دستگاههای شبکه هم استفاده میشود.
استفاده از هیت سینک در لامپهای LED
یک کاربرد دیگر هیت سینک در لامپهای الایدی دیده میشود. ممکن است فکر کنیم این لامپها گرمایی ایجاد نمیکنند، اما در واقع این تصور درست نیست. گرمای تولیدشده در این لامپها توسط یک هیت سینک مناسب به بیرون منتقل میگردد.
در لامپهای الایدی علاوه بر هیت سینک بیرونی، یک هیت سینک درونی هم وجود دارد. اگر گرمای زیادی که در اثر نوردهی در الایدی به وجود میآید، خارج نشود، ماده فسفر داخل آن آسیب خواهد دید. این موضوع باعث میشود هم نور لامپ کم شود و رنگ آن تغییر کند و هم عمر مفید الایدی به شدت کاهش یابد.
آشنایی با هیت سینک و انواع آن
هیت سینکها بر اساس کارایی و جنسی که از آن ساخته شدهاند، انواع گوناگونی دارند. از نظر عملکرد، هیت سینکها به دو گروه اصلی تقسیم میشوند که در ادامه به معرفی آنها میپردازیم.
هیت سینک فعال
همانطور که پیشتر گفتیم، هیتسینک گرمای تولیدشده توسط قطعه الکترونیکی را از طریق تماس مستقیم (رسانایی) جذب میکند. در نوعی از هیتسینکها که به آنها فعال میگویند و معمولاً در کامپیوترها استفاده میشود، یک فن روی مجموعه نصب شده است. کار این فن این است که این گرما را از مجموعه دور کرده و به بیرون هدایت کند.
در هیت سینکهای مجهز به فن، معمولاً فن به گونهای نصب شده که هوا را به بیرون میدمد. در این روش، هوا از روی سطح هیت سینک رد شده و به سمت فضای اطراف هدایت میشود. این جریان هوای خروجی، به خارج کردن گرمای ایجادشده از هیت سینک کمک میکند.
هیت سینک غیرفعال
یک نکته کلیدی در مورد خنککنندههای غیرفعال این است که برخلاف نوع فعال، در آنها از فن یا قطعه متحرک دیگری برای خنککاری استفاده نمیشود. به جای آن، این سیستم تنها بر پایه جریان طبیعی هوا برای دفع گرما کار میکند. نقطه قوت این طراحی، نیاز نداشتن به برق اضافی و در نتیجه صرفهجویی در مصرف انرژی است.
هیت سینک هیبرید
در این نوع هیتسینک، برای رسیدن به بهترین عملکرد، از ترکیب دو مدل فعال و غیرفعال استفاده شده است. هیتسینک هیبریدی با بهرهگیری از روشهای خنککنندگی هر دو مدل، به کاهش سریع دما کمک میکند. بلوکهای فلزی آن، مانند هیتسینک غیرفعال، گرما را دفع میکنند و وجود فن نیز — مشابه هیتسینک فعال — فرآیند خنکسازی را آسانتر و سریعتر میسازد.
این طراحی در سیستمهای پیچیدهای مانند ابررایانهها و سرورهای پیشرفته عملکرد بسیار خوبی دارد و از لحاظ هزینه نیز گزینهای اقتصادی به شمار میرود.
آشنایی با هیت سینک و انواع آن بر اساس مواد سازنده
همانطور که در ابتدای این نوشته درباره هیتسینک و کاربرد آن گفتیم، این قطعه گرما را از طریق رسانایی جابهجا میکند. به همین دلیل معمولاً هیتسینک را از فلزاتی میسازند که رسانایی گرمایی بالایی دارند.
هیت سینک های آلومینیومی؛ ارزان و سبک
یکی از رایجترین فلزها برای ساخت قطعه خنککننده یا هیت سینک، آلومینیوم است. این فلز به دلیل رسانایی گرمایی خوب (۲۳۵ وات بر کلوین بر متر) گزینه مناسبی برای این کار به شمار میرود. ویژگیهای هیت سینک آلومینیومی را میتوان این گونه برشمرد:
– قیمت مناسب در مقایسه با فلزات دیگر
– نقطه ذوب بالا
– فراوانی و در دسترس بودن
– قابلیت شکلپذیری خوب برای تولید انواع طرحهای خنککننده
– وزن کم نسبت به آلیاژهای دیگر
– مقاوم در برابر جذب رطوبت
– عدم جمعشدگی و ترکخوردگی
به نقل از سایت دیجیکالا می توان گفت:
هیت سینکها از مواد رسانای حرارتی (معمولا آلومینیوم) ساخته میشوند. آلومینیوم در مقایسه با سایر مواد رسانای حرارتی مانند نقره و طلا، فلز بسیار ارزانتری محسوب میشود. گرمای یک محفظه نسبتا کوچک الکترونیکی توسط یک صفحه فلزی مسطح از طریق رسانایی جذب میشود. معمولا برای تسهیل این روند، معمولا یک خمیر حرارتی بین پوشش بیرونی دستگاه الکترونیکی و هیت سینک قرار میگیرد. با استفاده از این نوع خمیرها، این دو قطعه میتوانند تماس فیزیکی بهتری داشته باشند.
آشنایی با هیت سینک مسی
یکی دیگر از فلزهای مناسب برای ساخت هیتسینک، مس است. مس به دلیل رسانایی گرمایی عالی (با عدد ۴۰۰) گزینهای مناسب برای این کار به شمار میرود. البته مس در مقایسه با آلومینیوم هم قیمت بیشتری دارد و هم سنگینتر است.
با این حال، به خاطر رسانایی بهتر و قابلیت فرمپذیری بالاتر، میتواند به عنوان یک هیتسینک بسیار مؤثر عمل کند. از مس معمولاً در قطعاتی استفاده میشود که نیاز به دفع گرمای بیشتری دارند.
فلزهای دیگری مانند نقره خالص و طلا نیز برای ساخت هیتسینک به کار میروند. بدیهی است که استفاده از این فلزها کارایی قطعه را بالا میبرد، اما قیمت آنها در مقایسه با آلومینیوم و حتی مس بسیار بیشتر است.
مدیریت گرمای تولیدشده در وسایل برقی مانند رایانهها و لامپهای الایدی، باعث میشود این دستگاهها بهتر کار کنند، انرژی کمتری مصرف نمایند و از آسیب دیدن آنها جلوگیری شود. پس از بررسی و انتخاب هیتسینک مناسب برای نیاز خود، میتوانید با این انتخاب درست، عمر وسیله خود را بیشتر کنید.
شما چه نوعهایی از هیتسینک را میشناسید؟
سوالات متداول
هیت سینک چیست؟
هیت سینک یک قطعه است که معمولاً از فلز ساخته میشود و در دستگاههای الکترونیکی مانند رایانههای قدرتمند و مخصوص بازی به کار میرود. کار اصلی آن خنککردن قسمتهای مهم و حساس دستگاه مانند مادربرد و رم است تا از گرمای بیش از حد آنها جلوگیری کند.
هیت سینکها از چه موادی تولید میشوند؟
معمولاً برای ساخت هیت سینک از فلزات استفاده میکنند. در این فرآیند، میزان توانایی فلز در انتقال گرما (رسانایی گرمایی) بسیار مهم است. فلزاتی مانند آلومینیوم، مس، نقره و طلا بهترین گزینهها برای ساخت هیت سینک محسوب میشوند.
تفاوت هیت سینک فعال و غیرفعال در چیست؟
در هیت سینک فعال از یک فن برای خنککردن قطعه استفاده میشود. اما در هیت سینک غیرفعال، هیچ فنی وجود ندارد و گرمای قطعه باید به طور طبیعی و از طریق جریان هوا (همرفت) از آن خارج شود.