گرماخور

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

گرما خور ( به انگلیسی Heat sink) یا فین (Fin) وسیله‌ای برای خنک‌کاری با هوا است که به جهت تبادل حرارتی یک قطعه، با محیط به کار می‌رود.

سی‌پی‌یو به همراه گرماخور و فن

اگر چه در طراحی بسیاری از مدارهای قدرت از تقویت کننده‌های کلاس B و AB استفاده می‌شود که از بازده حرارتی نسبتاً خوبی بر خوردارند، ولی با این همه مقدار توان تلف شده در ترانزیستورهای خروجی می‌تواند باعث گرم شدن بیش از حد و رسیدن دما به حد غیر مجاز شود. حتی در مدارهایی که ظاهراً به عنوان مدار قدرت تلقی نمی‌شود، همچون مدارهای مجتمع قیاس بزرگ و متوسط (VLSI و MSI)، تراکم بسیار زیاد ترانزیستور‌هایی که هر یک به تنهایی توان زیادی تلف نمی‌کنند، باعث انباشته شدن بیش از حد گرما در تراشه می‌شود. در موارد مذکور لازم است برای سهولت تبادل حرارتی قطعه مورد نظر، با محیط تمهیداتی اندیشیده شود.

در قطعات الکترونیکی مجزا از قبیل ترانزیستورهای قدرت این امر از طریق نصب قطعه بر روی یک گرماخور فلزی که معمولاً از جنس آلومینیوم می‌باشد و سطح زیادی جهت تبادل حرارتی با محیط اطراف ایجاد می‌کند صورت می‌پذیرد.

در مدارهای مجتمع، مثلاً در تراشه‌های پردازنده جدید مشاهده می‌شود که از یک فن کوچک بر روی گرماخور قرارداده شده بر روی تراشه استفاده می‌شود تا به خنک نمودن تراشه کمک نماید.

معمولاً بین سطح مورد نظر و گرما خور از یک ترکیب مخصوص که از ضریب انتقال حرارت بالایی برخوردار است استفاده می‌شود.

در قطعات نیمه‌رسانا دمای پیوند نباید از حد مشخصی تجاوز نماید. (حدوداً ۷۵ درجه سانتی گراد در ژرمانیوم و ۲۰۰ درجه سانتی گراد در سیلیکون)

گونه های گرما خور[ویرایش]

گرما خور ها را می توان از نظر شکل هندسی و دیگر فاکتورها (جنس پره یااندازه و یا دیگر فاکتورها ) دسته بندی کرد.

چند نوع مختلف گرماخور A pin , straight and flared fin heat sink types به ترتیب از چپ
گونه های گرما خور پهنا [cm] درازا [cm] بلندی [cm] مساحت [cm²] حجم [cm³] بیشینه تغیرات دما قابل ایجاد, Tcase−Tair [°C]
پره مسطح Straight 2.5 2.5 3.2 58 20 44
پره استوانه ایPin 3.8 3.8 1.7 194 24 51

روابط انقال گرمایی[ویرایش]

با توجه به معادلات حاکم در انتقال گرما میزان گرمایی که سیال خنک ورودی در یک حجم کنترل می گیرد برابر است با میزان گرمایی که گرما خور از دست می دهد و با توجه به قانون سرمایش نیوتن و رسانش موجود در گرما خور همچنین انتقال گرمای جابجایی می توان گرمای از دست رفت گرما خور بدست آورد

انتقال گرمای رسانشی یک بعدی:


q_k = -k A \frac{dT}{dx}

میزان گرمای جابه جا شده میان سیال(هوا) و گرما خور:


\dot{Q} = \dot{m}c_{p,in}(T_{air,out} - T_{air,in}) (1)

\dot{Q} = \frac{T_{hs} - T_{air,av}}{R_{hs}} (2)

دمای میانگین هوای:


T_{air,av} = \frac{T_{air,in} + T_{air,out}}{2} (3)

منابع[ویرایش]

  • مبانی الکترونیک - جلد دوم - صفحه ۲۱۴ - تالیف: دکتر سید علی میر عشقی - نشر شیخ بهایی
  • ویکی‌پدیای انگلیسی