散热基数原理
晨怡热管
2006-12-31 0:11:42
散热理论
--高温对电脑的危害
--散热机理
主要散热方法
--风冷散热法
--水冷散热法
--半导体制冷法
++半导体致冷法选购及安装篇
--热管散热法
--液氮制冷法
--软件降温法
各部件散热方法
--CPU散热
--显卡散热
++显卡散热风扇的安装
--硬盘散热
散热设备导购
--散热名器欣赏
高温对电脑的危害主要可以分为以下两个部分：
1、对半导体电子元器件(CPU、显卡芯片、主板芯片组等)的危害(本次重点)
2、对显像管的危害
我们先来看看高温对电脑最主要的危害，也就是对半导体电子元件的危害。
根据电子学理论，频率的提高(在稳定的前提下)对于半导体电子元件寿命不会有影响，但是频率变高后，却会产生更多的热量，电子元器件像CPU、内存等等，表面积都非常小，多产生的热量都聚集在这小小的地方，如散热不好将会产生极高的温度，从而引发"电子迁移"现象，而且现在的电脑主频越来越高，再加上还有我们一伙DIY为了获取更多的性能而加电压超频，如此一来，产生的热会更多。
热所导致的"电子迁移"现象(electromigration)会损坏半导体电子元器件。为了防止"电子迁移"现象的发生，我们应该把CPU的表面温度控制在摄氏50度以下，这样CPU的内部温度就可以维持在80度以下，"电子迁移"现象就不会发生。"电子迁移"现象并非立刻就损坏芯片，它对芯片的损坏是一个缓慢的过程，或多或少会降低CPU的寿命，假如你让你的CPU持续在非常高的温度下工作，那你的CPU可就......。
那么"电子迁移"到底是什么？"电子迁移"属于电子科学的领域，在1960年代初期才被广泛了解，是指电子的流动所导致的金属原子的迁移现象。在电流强度很高的导体上，最典型的就是集成电路内部的电路，电子的流动带给上面的金属原子一个动量(momentum)，使得金属原子脱离金属表面四处流动，结果就导致金属导线表面上形成坑洞(void)或土丘(hilllock)，造成永久的损害，这是一个缓慢的过程，一旦发生，情况会越来越严重，到最后就会造成整个电路的短路(short)，整个集成电路就报销了。
"电子迁移"现象受许多因素影响，其中一个是电流的强度，电流强度越高，"电子迁移"现象就越显著。从集成电路的发展史，我们可以发现，为了把集成电路如CPU的核心缩小，必须把线路做的越细越薄，如此，线路的电流强度就变的很大，所以电子的流动所带给金属原子的动量就变的很显著，金属原子就容易从表面脱离而四处流窜，形成坑洞或土丘。另外一个因素就是温度，高温有助于"电子迁移"的产生，这就是为什么我们要把CPU的温度维持在50以下(手摸起来温温的)。至于温度是如何影响"电子迁移"，有兴趣的朋友可以自己去研究。
接下来我们再来看看高温对显像管的危害：
显像管作为显示器的一大热源，在过高的环境温度下它的工作性能和使用寿命将会大打折扣，某些虚焊的焊点可能由于焊锡熔化脱落而造成开路，使显示器工作不稳定，同时元器件也会加速老化，最终轻则导致显示器罢工，重则可能击穿或烧毁其他元器件。
应该是在初中学物理的时候吧，老师就告诉我们热的传导方式有三种：传导、对流、辐射。现在还记得老师当时讲给我们的例子，把一个汤勺一端放在热水中，你的手握住另一端，一会你就会觉得汤勺热，这就是传导。吹吹风，你就会觉得凉，这就是对流传热。而太阳光照射在你身上，你就会觉得温暖，这就是热辐射。当时只是有了一个大概的了解。
上大学后，所学专业与热有一点关系，所以对它有了一些更专业一点的了解。
对流是指透过热的物质的运动来实现热的传递。这意味着，热能是来自于被气体或者液体所包围热源，透过分子的移动来实现热能的传递的。我们可以采用在散热片上添加风扇的方法来实现强制对流。
传导是指分子之间的动能交换，能量较低的粒子和能量较高的粒子碰撞从而获得能量(是透过物理的直接接触)，单独的一块散热片是不能实现热能的传导的。总之，传导是散热片从CPU获得热量的最主要途径。
辐射，就如其名字一样，是指热能从热源以电磁的形式(由光子传送)直接发散出去。辐射可以在真空中进行。辐射的传热效能取决于热源的材料以及表面的颜色。了解了概念，让我们来看看在计算机中最常用的的CPU散热都采用了什么热传导方式。(如下图)
热由CPU传至散热片以及在散热片内部传递都属于热传导，由散热片传递到周围空间属于对流和辐射。
对流是风扇/散热片组合制冷的主要方式。CPU产生的大部分的热都被风扇形成的对流所带走，只有很少很少的一部分热是透过辐射来散发出去的。
风冷式散热法就是我们平时最常见的散热方法，一个风扇加一个散热片就构成了一套风冷散热装置。它的发明我估计可以追溯到很久以前了，想当年老祖先吃烤肉时太烫，吹吹气让肉凉下来应该算是最早的风冷散热了吧。
风冷式散热法是目前计算机散热使用最多，也是最成熟的方法，拆开您的主机箱，您可以在CPU、显卡、电源等等各处找到它的身影。
让我们来看一下风冷式散热法主要的优缺点。优点：结构简单，价格低廉(比较其它散热方法)，安全可靠、技术成熟。缺点：不能将温度降至室温以下，由于存在风扇的转动，所以有噪音，风扇寿命有时间限制。
它的原理简单来说就是通过散热片将热传导出来，再通过风扇转动，加强空气流动，通过强制对流的方式将散热片上的热量传至周围环境。(如下图)辐射散热在此作用不是很大。
由于风冷散热法是我们这次散热专题的主角，在后面会针对电脑不同部件对风冷散热法的安装和使用作比较详细的说明，在此就不罗嗦了。请各位同好继续往下看。
前面我们介绍了风冷散热法，这是一种最为常见，也是安装最为简便的方法。但是它的散热效果一般，只能应付一般的应用。对于超频爱好者来说，风冷散热就有点力不从心了。那么我就给大家介绍另一种散热效果出众的散热方法——水冷散热法。大家也许早就听说过国外的超频发烧友曾经用水冷甚至油冷来给CPU散热，但是目前国内使用的还不是很多，也许和它的价格以及较为复杂的安装方式有关。
一套水冷散热系统是由散热器、水管及一个水泵组成。另外，针对不同类型的CPU(可用于Socket7/赛羊/毒龙/雷鸟/PII/PIII等几乎所有类型的CPU)，还附送了几个不同的卡具以方便紧密卡在CPU上。大家可以从图上看到，散热器有一个进水口及出水口。散热器内部有多条水道，这样可以充分发挥水冷的优势，能带走更多的热量。
相信大家看到这里已经明白了这个水冷系统的工作原理。将散热器的进、出水口接上水管，然后其中一条水管接到水泵上，再把水泵放进一个盛满水的桶里，通电试验确信连接正确没有漏水的情况后，再把散热器底部涂上导热硅脂后用相应的卡具卡到CPU底座上即可开始工作。
水冷系统的优缺点是显而易见的。首先来讲讲它的优点：水冷的散热效果要比风冷系统好，据其说明书上说，与涡轮风扇散热温度相比还要低最少10度；水冷系统因为没有风扇，所以不会产生振动，这样的话您就不用再担心CPU核心会被劣质风扇产生的振动磨坏了，同时噪声也小。
再来看看缺点：水冷散热器所需的外围“支持系统”非常庞大，怎么着您也得准备一个能盛十升水的水桶吧，这么一个大家伙放在电脑桌旁，大热天的，一不小心踢翻了，后果不堪设想呀；在电脑开机前必须先把水泵的电源插上，感觉不点不方便，要不然，CPU死得就惨喽，要想克服这个缺点，你就得发扬DIY精神，用个继电器什么的与主机电源做个控制系统，一劳永逸
；万一散热器有个头痛脑热的，一不小心再流点鼻涕，那个水泵的扬程可是一米呀，那俺的电脑就稀里哗啦了(这个概率可能比较小)；同时，水冷容易结露。还有一点就是价格，要比风扇贵很多，一套系统的售价最少得一百多块，有点贵。
应该说水冷散热设备的优点还是大于缺点的。如果您也想体验一下超频后的急速快感的话就去试试吧。
看了前面两种散热方法，大家有没有发现什么不足之处？对了，那就是上面这两种散热方法并不能把CPU表面温度降至室温以下(水冷法可以通过在水中加冰块实现，但是太麻烦了)，对于我们这些超频的爱好者来说，更低的温度就代表着CPU可以在更高的频率上稳定工作，所以本文的主角——半导体致冷法，隆重登场了。
先来看一下半导体致冷法比起前两种方法的好处。1、最大的好处：可以把温度降至室温以下。2、精确温控：使用闭环温控电路，精度可达+-0.1°C。3、高可靠性：致冷组件为固体器件，无运动部件，因此失效率低。寿命大于二十万小时。4、工作时无声：与机械制冷系统不一样，工作时不产生噪音。
再来看一下半导体致冷法的原理以及结构：
半导体致冷器是由半导体所组成的一种冷却装置，於1960左右才出现，然而其理论基础Peltier effect可追溯到19世纪。如图是由X及Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路。
通上电源之後，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高，这就是著名的Peltier effect。这现象最早是在1821年，由一位德国科学家Thomas Seeback首先发现，不过他当时做了错误的推论，并没有领悟到背後真正的科学原理。到了1834年，一位法国表匠，同时也是兼职研究这现象的物理学家Jean Peltier，才发现背後真正的原因，这个现象直到近代随著半导体的发展才有了实际的应用，也就是[致冷器]的发明(注意，这种叫致冷器，还不叫半导体致冷器)。
下面我们来看一下半导体致冷器的结构。
由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而N P之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最後由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，外观如右图所示，看起来像三明治(下图为实物图)。
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--显卡散热
++显卡散热风扇的安装
--硬盘散热
散热设备导购
--散热名器欣赏
高温对电脑的危害主要可以分为以下两个部分：
1、对半导体电子元器件(CPU、显卡芯片、主板芯片组等)的危害(本次重点)
2、对显像管的危害
我们先来看看高温对电脑最主要的危害，也就是对半导体电子元件的危害。
根据电子学理论，频率的提高(在稳定的前提下)对于半导体电子元件寿命不会有影响，但是频率变高后，却会产生更多的热量，电子元器件像CPU、内存等等，表面积都非常小，多产生的热量都聚集在这小小的地方，如散热不好将会产生极高的温度，从而引发"电子迁移"现象，而且现在的电脑主频越来越高，再加上还有我们一伙DIY为了获取更多的性能而加电压超频，如此一来，产生的热会更多。
热所导致的"电子迁移"现象(electromigration)会损坏半导体电子元器件。为了防止"电子迁移"现象的发生，我们应该把CPU的表面温度控制在摄氏50度以下，这样CPU的内部温度就可以维持在80度以下，"电子迁移"现象就不会发生。"电子迁移"现象并非立刻就损坏芯片，它对芯片的损坏是一个缓慢的过程，或多或少会降低CPU的寿命，假如你让你的CPU持续在非常高的温度下工作，那你的CPU可就......。
那么"电子迁移"到底是什么？"电子迁移"属于电子科学的领域，在1960年代初期才被广泛了解，是指电子的流动所导致的金属原子的迁移现象。在电流强度很高的导体上，最典型的就是集成电路内部的电路，电子的流动带给上面的金属原子一个动量(momentum)，使得金属原子脱离金属表面四处流动，结果就导致金属导线表面上形成坑洞(void)或土丘(hilllock)，造成永久的损害，这是一个缓慢的过程，一旦发生，情况会越来越严重，到最后就会造成整个电路的短路(short)，整个集成电路就报销了。
"电子迁移"现象受许多因素影响，其中一个是电流的强度，电流强度越高，"电子迁移"现象就越显著。从集成电路的发展史，我们可以发现，为了把集成电路如CPU的核心缩小，必须把线路做的越细越薄，如此，线路的电流强度就变的很大，所以电子的流动所带给金属原子的动量就变的很显著，金属原子就容易从表面脱离而四处流窜，形成坑洞或土丘。另外一个因素就是温度，高温有助于"电子迁移"的产生，这就是为什么我们要把CPU的温度维持在50以下(手摸起来温温的)。至于温度是如何影响"电子迁移"，有兴趣的朋友可以自己去研究。
接下来我们再来看看高温对显像管的危害：
显像管作为显示器的一大热源，在过高的环境温度下它的工作性能和使用寿命将会大打折扣，某些虚焊的焊点可能由于焊锡熔化脱落而造成开路，使显示器工作不稳定，同时元器件也会加速老化，最终轻则导致显示器罢工，重则可能击穿或烧毁其他元器件。
应该是在初中学物理的时候吧，老师就告诉我们热的传导方式有三种：传导、对流、辐射。现在还记得老师当时讲给我们的例子，把一个汤勺一端放在热水中，你的手握住另一端，一会你就会觉得汤勺热，这就是传导。吹吹风，你就会觉得凉，这就是对流传热。而太阳光照射在你身上，你就会觉得温暖，这就是热辐射。当时只是有了一个大概的了解。
上大学后，所学专业与热有一点关系，所以对它有了一些更专业一点的了解。
对流是指透过热的物质的运动来实现热的传递。这意味着，热能是来自于被气体或者液体所包围热源，透过分子的移动来实现热能的传递的。我们可以采用在散热片上添加风扇的方法来实现强制对流。
传导是指分子之间的动能交换，能量较低的粒子和能量较高的粒子碰撞从而获得能量(是透过物理的直接接触)，单独的一块散热片是不能实现热能的传导的。总之，传导是散热片从CPU获得热量的最主要途径。
辐射，就如其名字一样，是指热能从热源以电磁的形式(由光子传送)直接发散出去。辐射可以在真空中进行。辐射的传热效能取决于热源的材料以及表面的颜色。了解了概念，让我们来看看在计算机中最常用的的CPU散热都采用了什么热传导方式。(如下图)
热由CPU传至散热片以及在散热片内部传递都属于热传导，由散热片传递到周围空间属于对流和辐射。
对流是风扇/散热片组合制冷的主要方式。CPU产生的大部分的热都被风扇形成的对流所带走，只有很少很少的一部分热是透过辐射来散发出去的。
风冷式散热法就是我们平时最常见的散热方法，一个风扇加一个散热片就构成了一套风冷散热装置。它的发明我估计可以追溯到很久以前了，想当年老祖先吃烤肉时太烫，吹吹气让肉凉下来应该算是最早的风冷散热了吧。
风冷式散热法是目前计算机散热使用最多，也是最成熟的方法，拆开您的主机箱，您可以在CPU、显卡、电源等等各处找到它的身影。
让我们来看一下风冷式散热法主要的优缺点。优点：结构简单，价格低廉(比较其它散热方法)，安全可靠、技术成熟。缺点：不能将温度降至室温以下，由于存在风扇的转动，所以有噪音，风扇寿命有时间限制。
它的原理简单来说就是通过散热片将热传导出来，再通过风扇转动，加强空气流动，通过强制对流的方式将散热片上的热量传至周围环境。(如下图)辐射散热在此作用不是很大。
由于风冷散热法是我们这次散热专题的主角，在后面会针对电脑不同部件对风冷散热法的安装和使用作比较详细的说明，在此就不罗嗦了。请各位同好继续往下看。
前面我们介绍了风冷散热法，这是一种最为常见，也是安装最为简便的方法。但是它的散热效果一般，只能应付一般的应用。对于超频爱好者来说，风冷散热就有点力不从心了。那么我就给大家介绍另一种散热效果出众的散热方法——水冷散热法。大家也许早就听说过国外的超频发烧友曾经用水冷甚至油冷来给CPU散热，但是目前国内使用的还不是很多，也许和它的价格以及较为复杂的安装方式有关。
一套水冷散热系统是由散热器、水管及一个水泵组成。另外，针对不同类型的CPU(可用于Socket7/赛羊/毒龙/雷鸟/PII/PIII等几乎所有类型的CPU)，还附送了几个不同的卡具以方便紧密卡在CPU上。大家可以从图上看到，散热器有一个进水口及出水口。散热器内部有多条水道，这样可以充分发挥水冷的优势，能带走更多的热量。
相信大家看到这里已经明白了这个水冷系统的工作原理。将散热器的进、出水口接上水管，然后其中一条水管接到水泵上，再把水泵放进一个盛满水的桶里，通电试验确信连接正确没有漏水的情况后，再把散热器底部涂上导热硅脂后用相应的卡具卡到CPU底座上即可开始工作。
水冷系统的优缺点是显而易见的。首先来讲讲它的优点：水冷的散热效果要比风冷系统好，据其说明书上说，与涡轮风扇散热温度相比还要低最少10度；水冷系统因为没有风扇，所以不会产生振动，这样的话您就不用再担心CPU核心会被劣质风扇产生的振动磨坏了，同时噪声也小。
再来看看缺点：水冷散热器所需的外围“支持系统”非常庞大，怎么着您也得准备一个能盛十升水的水桶吧，这么一个大家伙放在电脑桌旁，大热天的，一不小心踢翻了，后果不堪设想呀；在电脑开机前必须先把水泵的电源插上，感觉不点不方便，要不然，CPU死得就惨喽，要想克服这个缺点，你就得发扬DIY精神，用个继电器什么的与主机电源做个控制系统，一劳永逸
；万一散热器有个头痛脑热的，一不小心再流点鼻涕，那个水泵的扬程可是一米呀，那俺的电脑就稀里哗啦了(这个概率可能比较小)；同时，水冷容易结露。还有一点就是价格，要比风扇贵很多，一套系统的售价最少得一百多块，有点贵。应该说水冷散热设备的优点还是大于缺点的。如果您也想体验一下超频后的急速快感的话就去试试吧。
看了前面两种散热方法，大家有没有发现什么不足之处？对了，那就是上面这两种散热方法并不能把CPU表面温度降至室温以下(水冷法可以通过在水中加冰块实现，但是太麻烦了)，对于我们这些超频的爱好者来说，更低的温度就代表着CPU可以在更高的频率上稳定工作，所以本文的主角——半导体致冷法，隆重登场了。
先来看一下半导体致冷法比起前两种方法的好处。1、最大的好处：可以把温度降至室温以下。2、精确温控：使用闭环温控电路，精度可达+-0.1°C。3、高可靠性：致冷组件为固体器件，无运动部件，因此失效率低。寿命大于二十万小时。4、工作时无声：与机械制冷系统不一样，工作时不产生噪音。
再来看一下半导体致冷法的原理以及结构：
半导体致冷器是由半导体所组成的一种冷却装置，於1960左右才出现，然而其理论基础Peltier effect可追溯到19世纪。如图是由X及Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路。
通上电源之後，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高，这就是著名的Peltier effect。这现象最早是在1821年，由一位德国科学家Thomas Seeback首先发现，不过他当时做了错误的推论，并没有领悟到背後真正的科学原理。到了1834年，一位法国表匠，同时也是兼职研究这现象的物理学家Jean Peltier，才发现背後真正的原因，这个现象直到近代随著半导体的发展才有了实际的应用，也就是[致冷器]的发明(注意，这种叫致冷器，还不叫半导体致冷器)。
下面我们来看一下半导体致冷器的结构。
由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而N P之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最後由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，外观如右图所示，看起来像三明治(下图为实物图)。
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责任编辑: banye
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