電腦硬件冷卻
 | 此條目可參照英語維基百科相應條目來擴充。 (2017年2月4日) |
電腦硬件冷卻是指將電腦硬件執行時產生的廢熱傳導並散發到機箱外部、以保證元器件能在適宜溫度下工作的過程。各種冷卻手段用來保證處理器效能以及降低散熱風扇的噪音。
類似於中央處理器，北橋和顯示卡這樣的大功率元件產生的大量熱量不僅會造成效能降低，還有可能損壞自身元件。部分元件過熱會導致元件停止工作，從而引發系統出現異常甚至崩潰死機。很多電腦在溫度達到危險級別時會強制關機，也有一些在BIOS設置中讓用戶指定一個危險溫度，達到這個溫度BIOS會報警，用戶可以忽略警報或者關機。但是，錯誤的設置危險溫度有可能導致系統不穩定或者損壞硬件。
需要散熱的原因
[編輯]在電腦運作期間，各硬件產生大量熱能，當中主要來自集成電路，例如：中央處理器、晶片組、圖形卡和硬碟等。為使它們在安全操作溫度中運作，必須為它們散熱。當中可使用原裝或額外加裝的散熱器以達到維持安全溫度。散熱主要靠使用散熱片增加散熱面，一般會再加上風扇籍以加速氣流，吸入冷空氣並排出熱氣。節流計算機零件為了減少發熱。電腦硬件過熱會減低最長壽命並造成死機，甚至系統崩潰等問題。
某些CPU和GPU內部有熱感測器，當溫度過高，他們會自動關機或降頻以保護內部元件。但是，這種手段面對頻繁的高溫仍然無法阻止對集成電路的損壞。 另外，部分元件會在空閒時降低工作頻率，以此來降低發熱量和功率。
主動式（熱電）製冷
[編輯]
除了利用熱傳導裝置而實現的被動散熱，熱電效應中的珀耳帖效應也可用於主動製冷，特別是在衛星、潛艇等一些特殊需求的晶片使用環境中，主動式（熱電）製冷，可以具備無移動部件、低維護、緊湊尺寸和對方向不敏感等特性。現代的熱電製冷裝置使用多個堆疊單元，每個單元由數十個或數百個彼此相鄰佈置的熱電偶組成，可實現大量的熱匯出。[1]
主動式製冷的另一個優點是，熱電製冷裝置可以產生低於其本身環境溫度的溫度，這是被動散熱器、散熱器冷卻液體冷卻和熱管等都不可能實現的。然而，在泵送熱量時，熱電製冷模組通常會消耗比泵送的熱量更多的電能。另外，也可以使用熱電製冷元件和高壓製冷劑（兩相冷卻）來冷卻電腦晶片。[2][3]
幾十年來，熱電偶的材料一直傾向於使用窄頻隙半導體，如鉍、碲及其化合物。 「唐-崔瑟豪斯理論 」提出，經過工程改造的納米結構型的寬頻隙半導體材料，可以更有效的提高電腦晶片主動製冷的效能。 [4][5]
根據「唐-崔瑟豪斯理論」，麻省理工學院和IBM的唐爽進一步指出，基於碳元素的半導體和半金屬材料嵌入電腦晶片後，可用作可轉化混合製冷器件，可以在被動散熱和主動熱電製冷之間轉換。 [6][7]
風冷
[編輯]散熱風扇是風冷最常見的工具。電腦的風扇可能附着在機箱上，也可能附着在CPU、GPU、晶片組、硬碟或者PCI卡上，利用導熱膏幫助傳熱。常見的風扇直徑有40、60、80、92、120和140毫米等。最近也出現了達到200甚至240毫米的大風扇。
散熱風扇搭配熱導管和散熱片後可增加散熱效能，熱導管基本上是一內含作動流體之封閉腔體，藉由腔體內作動流體持續循環的液汽二相變化，及汽&液流體於吸熱端及放熱端間汽往液返的對流，使腔體表面呈現快速均溫的特性而達到傳熱的目的。
在桌面電腦上
[編輯]一般桌面電腦會使用多個風扇來進行散熱。市面上幾乎所有的消費級電源在電源箱裏面都有一個風扇。很多製造商建議從機箱前後一面抽入冷空氣，讓熱空氣從頂部或後部散發，但一般桌面電腦可選擇的配件和架構眾多，也有很多不同的方法。
水冷
[編輯]超頻與散熱
[編輯]相關條目
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ The Prospects of Alternatives to Vapor Compression Technology for Space Cooling and Food Refrigeration Applications (PDF). [23 January 2013]. （原始內容存檔 (PDF)於6 March 2013）.
- ^ Kijk magazine, 2, 2020
- ^ Technology | Incooling. www.incooling.com. [2023-06-17]. （原始內容存檔於2021-04-17）.
- ^ Tang, Shuang; Dresselhaus, Mildred. Building the Principle of Thermoelectric ZT Enhancement. 2014. arXiv:1406.1842
.
- ^ Tang, Shuang. Using Pseudo-ZTs for Thermoelectric Materials Search (PDF). ES Materials & Manufacturing. 2019, 4: 45–50 [2023-06-17]. doi:10.30919/esmm5f213. （原始內容存檔 (PDF)於2022-08-02）.
- ^ Tang, Shuang. Optimized Active Cooling and Refrigeration using Antidoted Graphene for Heat Management of Microelectronics. ES Materials & Manufacturing. 2022, 17: 57–62 [2023-06-17]. doi:10.30919/esmm5f668. （原始內容存檔於2023-06-17）.
- ^ Tang, Shuang. Carbon Nanotubes for Active Refrigeration and Cooling in Micro and Mesoscale Systems. Engineered Science. 2022, 18: 263–270 [2023-06-17]. doi:10.30919/es8d578. （原始內容存檔於2023-06-17）.
