هیت سینک

هیت سینک یک قطعه ساخته شده از یک هادی (معمولاً آلومینیوم یا مس) است که گرمای ایجاد شده یک قطعه الکترونیکی را به خود جذب کرده و آن را به هوا منتقل می کند. هدف از استفاده از هیت سینک، کاهش دمای دستگاه الکترونیکی و جلوگیری از آسیب به آن است. هیت سینک بیشتر در دستگاه هایی که گرمای زیادی تولید می کنند مانند پردازنده های کامپیوتر و تلویزیون ها استفاده می شود.

عملکرد هیت سینک بر مبنای انتقال حرارت است ، وقتی دستگاه الکترونیکی فعال می شود، انرژی حرارتی تولید می کند. این حرارت بر روی سطح هسته دستگاه تجمع می یابد. هیت سینک با تماس مستقیم با سطح هسته، گرمای تولیدی را به خود جذب می کند. سپس به کمک هدایت، گرما را به سطح خارجی هیت سینک انتقال می دهد. در نهایت، گرما به وسیله عبور هوا یا با کمک فن ها به هوا منتقل می شود و تا حد ممکن دستگاه الکترونیکی را خنک نگه می دارد.

هیت سینک ها معمولاً دارای طراحی و ساختاری منحصر به فرد هستند که باعت افزایش سطح تماس با هوا و بهبود جریان هوا در اطراف دستگاه الکترونیکی می شوند .

در انتخاب یک هیت سینک مناسب باید به جنس هیت سینک ( آلومینیوم، مس، فولاد) ، طراحی و ابعاد ، سطح تماس و جریان هوا اطراف هیت سینک توجه کرد .

المان حرارتی

المان سرد کننده یا خنک کننده ترموالکتریک (Thermoelectric Cooler) نوعی سیستم خنک کننده است که از اصل ترموالکتریک استفاده می‌کند. در این تکنولوژی از جریان الکتریکی برای انتقال حرارت استفاده می‌شود.

اصل کاری این دستگاه به این صورت است که با اعمال یک جریان الکتریکی به المان، گرما از یک سطح به سطح دیگر انتقال می‌یابد. در داخل المان، مواد نیمه هادی به شکل الکترون های تردد کننده و اتم های هدایت کننده دقیقاً در ستون هم قرار دارند. هنگامی که جریان الکتریکی اعمال می‌شود، الکترون ها با انتقال دادن گرما به سطح دیگر انرژی حرارتی را از بین می‌برند و برخلاف آن، اتم های هدایت کننده در همان محل به گرمای بیشتری می‌رسند. با داشتن این تفاوت گرما بین دو سطح، سطحی که الکترون ها از آن عبور کرده است سردتر و سطح دیگر گرمتر می‌شود .

از ویژگی های خنک کننده ترموالکتریک می‌توان به اندازه کوچک، عملکرد بدون صدا، عدم نیاز به قطعات متحرک و قابلیت کنترل دقیق دما اشاره کرد.

در ادامه به معرفی تعدادی از محدودیت خنک کننده ترموالکتریک میپردازیم :

1 – بازده انتقال حرارت : خنک کننده ترموالکتریک توانایی انتقال حرارت را دارد، اما بازده آن نسبتاً کمتر از سیستم‌های خنک کننده دیگر است. این به معنای این است که عملکرد حرارتی آن در مقایسه با سیستم های خنک کننده مکانیکی (مانند کمپرسورهای یخچال) محدود است .

2 – محدودیت دمای عملکرد : خنک کننده ترموالکتریک در دماهای پایین‌تر بهتر عمل می‌کند، در حالی که در دماهای بالاتر به عملکرد کمتری دست می‌یابد. برای استفاده موثر از خنک کننده ترموالکتریک، دما باید در محدوده بهینه آن تنظیم شود.

3 – مصرف انرژی: خنک کننده ترموالکتریک برای عملکرد خود به منبع تغذیه الکتریکی قوی نیاز دارد، در برخی موارد، مصرف انرژی آن ممکن است برای کاربردهایی که نیاز به سرمای طولانی مدت دارند، ناسازگار باشد.

5 – قیمت : خنک کننده ترموالکتریک هزینه بالایی برای خرید و نگهداری دارد. هزینه تولید و تکنولوژی پیشرفته آن باعث می‌شود قیمت آن به طور قابل توجهی بیشتر از سیستم های خنک کننده سنتی باشد.

در ادامه به معرفی برخی از کاربردهای خنک کننده ترموالکتریک میپردازیم :

1. سیستم های خنک کننده الکترونیکی : خنک کننده های ترموالکتریک به طور ویژه برای خنک کردن قطعات الکترونیکی استفاده می شوند .

2. یخچال های سفری : خنک کننده های ترموالکتریک کوچک و قابل حمل است و به طور گسترده در یخچال های سفری برای نگهداری مواد غذایی و نوشیدنی ها در دماهای پایین استفاده می شوند. این ابزارها عموماً برای مسافرت در طبیعت، کمپینگ، اردوگاه ها و سفرهای کوتاه مدت استفاده می شوند.

4. سامانه های خنک کننده فضایی : خنک کننده ترموالکتریک به دلیل سازگاری با محیط های فضایی و عدم نیاز به قطعات متحرک مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم ها می توانند مراحل خنک کننده در فضا را کم کنند و دمای مدارهای الکترونیکی را تنظیم کنند.

5. انواع بسته بندی های حساس : در برخی از حوزه های بسته بندی حساس مانند پزشکی، شیمیایی و غذایی، حفظ درجه حرارت مناسب برای محصولات حائز اهمیت است. خنک کننده ترموالکتریک می تواند به عنوان یک راه حل مناسب برای حفظ درجه حرارت مطلوب در این نوع بسته بندی ها عمل کند.

6 – کولر های قابل حمل : خنک کننده های ترموالکتریک می توانند به عنوان کولر های قابل حمل در مکان هایی مانند دفتر کار، خانه و غیره استفاده شوند.