وسایل الکترونیکی، به ویژه رایانههای قدرتمند و پیشرفته، در حین فعالیت خود حرارت ایجاد میکنند. این حرارت علاوه بر کاهش کارایی دستگاه، در طولانی مدت میتواند باعث آسیب دیدن یا از کار افتادن قطعات الکترونیکی شود. برای حل این مشکل، در بسیاری از دستگاههای برقی از قطعهای به نام هیت سینک استفاده میشود. در این نوشته قصد داریم بگوییم هیت سینک چیست و چه فایدهای دارد. همچنین انواع مختلف هیت سینک را معرفی کرده و نحوه کار 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، استفاده میگردد. کار اصلی آن این است که گرمای تولیدشده توسط بخشهای مهم و حساس مانند مادربرد، رم و دیگر قطعات را بگیرد و باعث خنکتر شدن آنها شود. برای اینکه بهتر با هیت سینک و کاربرد آن آشنا شویم، ابتدا لازم است کمی درباره راههای جابهجایی گرما بدانیم.
گرما چطور منتقل میشود و هیت سینک چطور کار میکند؟
برای اینکه بفهمیم هیتسینک چطور کار میکند، اول باید با راههای جابجایی گرما آشنا شویم. بر پایه دانش گرما، انرژی گرمایی به سه شکل جابهجا میشود: همرفت، تابش و رسانش.
هیتسینک برای خنک کردن قطعات الکترونیکی از روش رسانش استفاده میکند. در این روش، مولکولهای پرجنبوجوش و گرم در قطعه داغ، به مولکولهای آرامتر در جسم خنک برخورد میکنند. این برخوردها باعث میشود انرژی گرمایی از جسم گرمتر به جسم سردتر منتقل شود.
کاربرد هیت سینک
هیتسینک با پایین آوردن دما، امکان استفاده در کاربردهای گوناگون را فراهم میکند. یکی از اصلیترین کاربردهای آن، جلوگیری از گرم شدن بیش از حد رایانه، لپتاپ و دیگر دستگاههای الکترونیکی و خنک نگه داشتن آنها است. برخی از مهمترین موارد استفاده از هیتسینک عبارتند از:
رایانه و لپتاپ (پردازنده مرکزی یا CPU)
سیستمهای روشنایی LED
هیت سینک CPU
پردازنده اصلی کامپیوتر (CPU) هنگام کار کردن، حرارت زیادی ایجاد میکند. اگر این گرما کاهش پیدا نکند، ممکن است سیستم با اختلال مواجه شود. هیتسینک CPU این گرمای تولیدشده را به خود جذب میکند و سپس با کمک یک یا چند فن که نزدیک آن نصب شدهاند، گرما را به بیرون از کیس هدایت میکند. کارکرد درست هیتسینک برای سلامت کامپیوتر بسیار مهم است. از انواع مختلف هیتسینکها برای خنکسازی سرورها و دستگاههای شبکه نیز استفاده میشود.
استفاده از هیت سینک در لامپهای LED
یک کاربرد دیگر هیتسینک در لامپهای الایدی دیده میشود. شاید فکر کنید لامپهای الایدی اصلاً گرما تولید نمیکنند، اما این تصور درست نیست. گرمای تولیدشده در این لامپها توسط یک هیتسینک مناسب به بیرون منتقل میشود.
در الایدیها علاوه بر هیتسینک بیرونی، یک هیتسینک داخلی هم وجود دارد. اگر گرمای زیادی که در اثر نوردهی در الایدی ایجاد میشود، دفع نشود، ماده فسفر داخل آن آسیب میبیند. این موضوع باعث میشود هم نور لامپ کم 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 دو ویژگی اصلی دستهبندی میشوند: عملکرد و جنسی که از آن ساخته شدهاند. 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 رسانایی جذب میکند. در نوع فعال این قطعه که معمولاً در کامپیوترها به کار میرود، یک فن تعبیه شده که وظیفه دارد این گرما را از مجموعه خارج کند.
در هیت سینکهای فعال، فن معمولاً به گونهای عمل میکند که هوا را به بیرون میدمد. در این روش، هوا از روی سطح خنککننده به سمت فضای اطراف هدایت میشود. این جریان هوای خروجی باعث میشود گرمای موجود روی هیت سینک بهتر و سریعتر به محیط منتقل شود.
هیت سینک غیرفعال
یک نکته کلیدی در بررسی خنککننده غیرفعال این است که برخلاف نوع فعال، در این مدل از فن یا قطعه متحرک دیگری برای خنککاری استفاده نمیشود. در عوض، این سیستم تنها بر جریان طبیعی هوا تکیه دارد تا گرما را دفع کند. نقطه قوت این گونه خنککنندهها، نیاز نداشتن به برق اضافی و در نتیجه صرفهجویی در مصرف انرژی است.
هیت سینک هیبرید
در این نوع هیتسینک، برای دستیابی به بهترین عملکرد، از ترکیب دو نوع هیتسینک فعال و غیرفعال بهرهگیری شده است. هیتسینک هیبریدی با بهکارگیری روشهای خنککنندگی هر دو مدل، به کاهش سریع دما کمک میکند. قطعات فلزی این هیتسینک، مانند نمونههای غیرفعال، حرارت را دفع میکنند و وجود یک فن، مشابه هیتسینکهای فعال، فرآیند خنکسازی را آسانتر و سریعتر میسازد.
این طراحی در زمینههایی مانند ابررایانهها و سرورهای قدرتمند، عملکرد بسیار خوبی دارد و از لحاظ هزینه نیز گزینهای اقتصادی و بهصرفه به شمار میآید.
آشنایی با هیت سینک و انواع آن بر اساس مواد سازنده
همانطور که پیشتر در مقاله گفتیم، هیتسینک قطعهای است که برای خنککاری استفاده میشود. این قطعه گرما را از طریق رسانش منتقل میکند. به همین دلیل معمولاً از فلزاتی ساخته میشود 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 اینگونه برشمرد:
– هزینه کمتر 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
یک فلز دیگر که در ساخت هیتسینک کاربرد دارد، مس است. مس به دلیل رسانایی حرارتی بالای آن (عدد ۴۰۰) گزینه مناسبی برای این کار است. البته قیمت مس نسبت به آلومینیوم بیشتر است و وزن آن نیز سنگینتر میباشد.
با این حال، مس به خاطر رسانایی بهتر و قابلیت فرمدهی مناسبتر، میتواند عملکرد مؤثری به عنوان هیتسینک داشته باشد. از این فلز معمولاً در قطعاتی استفاده میشود که نیاز به دفع گرمای بیشتری دارند.
از دیگر فلزات مورد استفاده در ساخت هیتسینک میتوان نقره خالص و طلا را نام برد. بدیهی است که استفاده از این فلزات کارایی قطعه را بالا میبرد، اما در مقابل، قیمت آنها بسیار بیشتر از آلومینیوم و حتی مس 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 آنکه هیت سینک مناسب با نیاز خود را بررسی کردید، با یک انتخاب درست میتوانید مدت زمان استفاده از وسیله خود را بیشتر کنید.
شما چه نوعی از هیت سینکها 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 ساخته میشوند؟
معمولاً برای ساخت این قطعه از فلزات استفاده میشود. در فرآیند ساخت، میزان رسانایی گرمایی فلز بسیار مهم است. فلزاتی مانند آلومینیوم، مس، نقره و طلا بهترین گزینهها برای ساخت هیت سینک محسوب میشوند.
تفاوت هیت سینک فعال و غیرفعال چیست؟
در هیت سینک فعال، یک فن برای خنککردن قطعه به کار میرود. اما در هیت سینک غیرفعال، هیچ فنی وجود ندارد و گرمای قطعه باید به طور طبیعی و از طریق جریان هوا دفع شود.
