一点都不难!四步教你变身散热器达人

出处:pconline作者:DIY

前言:

��很多CPU在超频后的发热量会大大增加,如果不采取有效的散热措施,那么 系统的稳定性会受到严重影响。因此,CPU散热器的重要性越发突出。而现在夏天又在不知不觉中到来了,不少朋友又开始感受到了“爱机”传出来的阵阵热量了 吧?虽然每年的夏天都会有相应的散热器导购推荐,但是由于硬件平台的更新,同时散热器产品也是日新月异,许多新产品令人眼花缭乱。所以今天我们对市面上种 类繁多的产品进行了筛选,推荐了一些性价比较好的典型产品给大家。

  当然了,所列举的产品并不一定符合所有消费者的口味,不过我们选择 的依据是客观的。好的散热器并非由广告来说话,下面我们先来了解一下选择散热器的技巧,同时配合我们推荐的产品,相信各位用户自己也能在混乱的散热器市场 上挑到理想的产品,这也是我们此篇导购文章的真正目的。

一、重中之重:散热片的鉴别技巧

��CPU散热器由散热片与风扇组成,由于散热片是直接与CPU的表面相接触,因此其导热能力的好坏很大程度上影响到整体的散热效果。可以说散热片是整个散热系统的最根本最重要的部件了。

��1.散热片的材质

��就散热性能而言,散热片的材质无疑是最重要的因素,而散热片原则上可用多种材质制成。导热性能是其中重要指标之一,下列比较表显示各种材质的导热性能。

材质 导温性
银 422 W/mK
铜 402 W/mK
金 298 W/mK
铝 226 W/mK
钢 73.3 W/mK
铅 34.8 W/mK

�� 目前市面上散热系统所使用的散热片材料以铝合金居多,只有极少数是使用其它材料。事实上,铝并不是导热系数最好的金属,效果最好的是银,其次是铜,再其次 才是铝。但是银的价格昂贵,而铜又太过笨重,而铝的重量非常轻,兼顾导热性和质量轻两方面,因此,才普遍被用作电子零件散热的材料。

�� 但散热片并非是百分之百纯铝的,因为纯铝太过于柔软,所以都会加入少量的其他金属,铸造而成为铝合金,以获得适当的硬度,不过铝还是占了约百分之九十八左 右。另外你可以看到,散热片的颜色五花八门,有蓝色、黑色、绿色、红色等,这只不过是表面的一层镀漆而已,如果你用刀片刮出一道痕迹,就会看到银白色光 泽,这就是铝合金。而那些五花八门的形状大部分都是用车床刨出来的。在选购时,大家可以着重选择那种“铜”或者“银”含量较高的合金材料,这样热传导效果 会得到较大的增强。其实,这种高档散热片的成本也不会很高,对于一些超频发烧友而言,为散热器专门更换高档散热片也是可行的方案。

  2.散热片的表面积与底部厚度

��热传递有三种形式,传导、辐射和对流。在电脑机箱的内部,辐射几乎是可以被忽略的,而在CPU这种要求快速散热的前提下,对流也更加无法考虑。毫无疑问,此时传导是最主要的散热方式,根据传导的效率定义,散热片的表面积是相当重要的。

�� 散热片的散热能力和它的底部厚度以及散热面积都有很大的关系,总体说来,底部越厚的,热容量越大,能带走的热量也越多;散热面积越大,即散热片的鳍片数越 多,导热速度也越快。同时,大家在选购时也要注意散热片的加工精度,有些杂牌风扇加工得很粗糙,对散热不利,而一些大的厂家,于细微处见功夫,其加工工艺 就相当的成熟完善。

��此外,大家对于散热片底部的平整度也要格外注意。如果散热片底部不是完全平整的话,那么它与CPU之间的有效接触 面积就会变小,这对于热传导也是很不利的。当然,CPU的扣具也应该保证整个散热片与CPU表面紧密接触。如果你发现自己的散热片无论如何也不能与CPU 表面牢牢结合的话,那么建议使用导热硅脂,这虽然是与散热风扇马牛不相及的一种东西,但对于CPU的散热,导热硅脂却有着举足轻重的作用,有许多朋友可能 轻视了这些白色粘稠物的实力。


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散热片底部平整度要格外注意

二、小处见真知:风扇的鉴别技巧

  1.风扇传动的方式

��散热片将热量源源不断地带出之后,风扇必须吧这些热量立即吹走,不然热量聚集之后就会对CPU的安全构成威胁。对于一款风扇而言,风量、噪音和寿命是极为重要的指标,而其传动的方式将很大程度上决定一款风扇综合性能。

�� 目前市场上的风扇中,传动轴承一共有三类:含油轴承、单滚珠轴承(也就是含油加滚珠)、双滚珠轴承。不要小看这个区别,往往JS们就拿含油轴承来冒充滚珠 的,而两者的价格和性能都相去甚远。滚珠轴承的优点在于它的使用寿命长,同时自身发热量小,噪音小,比较稳定。而含油轴承在长时间使用以后,其中的油脂挥 发,轴承磨损,后期噪音会很大,寿命也短。分辨是含油还是滚珠,最简易的办法就是用手拨扇叶。用同样的力量,滚珠的转动要更容易一些,转的时间长,而且在 停下来的时候会稍稍往反方向转一下;而含油的则明显不一样。在柜台购买时,还可以要求试着插上电源看一看,因为滚珠的摩擦小,所以从刚开始转动,速度就很 稳定,而含油的则开始时会显的稍慢一些。

��滚珠承轴风扇最大的特点就是在其轴芯的两边加上了数个金属珠运转,由于使用了圆金属珠运转, 属于点的接触,所以启动时运转比较容易,而且可以上到很高的速度,目前很多品牌的产品已经达到了5000rpm左右的速度。滚珠是配合弹簧一起使用的,弹 簧顶撑在两个金属珠环的中间位置,因此整个风扇的重量都落在了滚珠承轴上。而且由弹簧间接顶撑着,所以可以使用于任意方向、角度上的产品,其寿命一般都比 较长。至于双滚珠轴承,它应该是目前最理想的解决方案了。与单滚珠轴承相比,使用双滚珠轴承的风扇噪音控制得更好,而且磨差系数低并且寿命大大提高。不 过,两者在风量上却没有本质的差别,这点大家必须明白。从成本的角度来看,使用双滚珠轴承是较高。由于用户在短期使用内看不到双滚珠轴承的优势,因此目前 市场上使用这项技术的风扇还不多。

��除了以上三种传统的轴承传动以外,我们偶尔还能见到使用磁浮设计的风扇。磁浮风扇的轴承两端无任何 接触物,完全避免了摩擦从而延长了其寿命。此外,磁浮风扇重顶芯盖也是很特别的,它利用磁力原理使风扇悬空且凭借磁浮力吸住扇叶成 360 度定轨围绕轴心形成稳定旋转。这一技术使克服了传统风扇转速不匀均、旋转易受阻以及滚轴风扇的运转机械噪音大和受冲击易损坏等缺点。客观而言。目前单滚珠 轴承风扇应该是最经济的选择,适合于大部分用户。至于双滚珠轴承与磁浮风扇,目前较高的价格将制约其普及的速度,但是它们也是未来发展的趋势。对于始终走 在技术前沿的发烧友而言,大胆尝鲜也未尝不可。


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磁浮设计的风扇

  2.扇叶的学问

�� 大家可以不要轻视扇叶,它也会对散热器的最终表现产生决定性的影响。目前普通CPU风扇所使用的扇叶大致有三种:厚弯角扇叶、薄弯角扇叶与薄直角扇叶。相 对而言,厚弯角扇叶具有最佳的散热能力,因为它产生的风压很大,风量也很足,对于冷热交换速度的提高也有好处。但是也应当看到的是,厚弯角扇叶会带来更多 的噪音,而且转动时对于轴心的离心力较大,对于寿命也有一定的影响。目前绝大多数适合超频的强力风扇都使用这种扇叶,这也是一个很无奈的现实。

�� 薄弯角扇叶是在厚弯角扇叶的基础上进行改进的,它采用了更多的叶片,因此风量基本上还是可以保证。此外,由于叶片的份量较轻,因此其转速较高,而且速度均 匀,噪声也不大。但是薄弯角扇叶的最大不足就是风压,因此它不适于作为超频风扇。薄直角扇叶则是最早期的产品了,但是它仍然没有落伍。使用这种扇叶的风扇 在噪音、风压、风量、寿命等方面都表现得规规矩矩,适合那些发热量较低的低频率CPU。


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薄直角扇叶

  3.扇叶与转速

�� 对于一款风扇而言,转速确实非常重要,因为它在很大程度上决定着散热效果。但是令制造商非常矛盾的是,转速提高后,风扇的噪音会立即变大,而且寿命也会受 到一定影响。此外,对于一些扇叶大而厚的风扇而言,转速也不便太高。此时,厂商不得不在各种指标下权衡利弊。一般而言,4000rpm以下转速的风扇应该 使用厚弯角扇叶才能保证最佳的散热效果,至于5000rpm以上的产品,其转速已经很高了,此时大家要注意产品的噪音,笔者并不推荐使用这种高噪音的风 扇。

三、换个思维提高效率——热管并不神秘:

  1.热管?什么是热管?为什么我们要选择热管散热器?


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2.热管原理解析

  热管主要是利用工作流体的蒸发与冷凝来传递热量(热管工作流体涵盖从低温应用的氦、氮,到高温应用的钠、钾等液态金属;较为常见的热管工作流体则有氨、水、丙酬及甲醇等),这种技术早在1963热管就已经在美国诞生。

   热管一般是由管壳、吸液芯和端盖三个部分组成。将管内抽至较高的真空度后充以适量的工作流体,使得紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密 封。热管有两端,分别为蒸发端(加热端)和冷凝端(散热端),两端之间间根据需要采取绝热措施。当热管的一端受热时(即两端出现温差时),毛细芯中的液体 蒸发汽化,蒸汽在压差之下流向另一端放出热量并凝结成液体,液体再沿多孔材料依靠毛细作用流回蒸发端。如此循环不已,热量得以沿热管迅速传递。由于蒸发 ——冷凝的传热过程中,管内工作流体处于饱和状态,因此热管几乎是在等温下传递热量。


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热导管散热原理

   热管具有极高的导热性、良好的等温性,冷热两侧的传热面积可任意改变,可远距离传热、可控制温度等优点,诞生早期主要应用于宇航、军工等行业,后来在冶 金、化工、交通、机械以及电子技术等行业都有了广泛应用。现在,热管已经成为市面上一些高端PC散热的主流配置部件,相比于传统金属散热器,热管散热器具 备低噪声、高效能的技术优势,随着技术不断成熟和大规模的生产应用,热导管的价格也越来越容易接受。

  因此相对与传统的金属热传导散热器来说,热管的导热效率无疑更高,对于超频玩家来说,由于处理器处于非常规状态下,发热量时常是相当恐怖的。这时候采用热管的散热器能令系统更稳定,同时也提高了超频成功率。

   目前市面上充斥着大量的热管散热器,虽然热管的生产成本已经下降,但是散热厂商将其整合到现实的产品时,成本的增加依然不可避免,因此高品质的热管散热 器依然售价不菲,但也不是说带热管的产品都是高价产品,譬如终结者等地区品牌性价比就比较高,大家可以根据自己的预算进行选择。

四、风冷的终极形态——冰火两重天的半导体制冷:

  1.珀尔帖效应应用

  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。


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  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)。

  2.现代半导体技术的新应用

  半导体热电偶由N型半导体和P型半导体组成。N型材料有多余的电子, 有负温差电势。P型材料电子不足,有正温差电势;当电子从P型穿过结点至N型时,结点的温度降低,其能量必然增加,而且增加的能量相当于结点所消耗的能 量。相反,当电子从N型流至P型材料时,结点的温度就会升高。


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  直接接触的热电偶电路在实际应用中不可用,所以用下图的连接方法来代替,实验证明,在温差电路中引入第三种材料(铜连接片和导线)不会改变电路的特性。

  这样,半导体元件可以用各种不同的连接方法来满足使用者的要求。把一个P型半导体元件和一个N型半导体元件联结成一对热电偶,接上直流电源后,在接头处就会产生温差和热量的转移。

  在上面的接头处,电流方向是从N至P,温度下降并且吸热,这就是冷端;而在下面的一个接头处,电流方向是从P至N,温度上升并且放热,因此是热端。

  因此是半导体致冷片由许多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,外观如下图所示。


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结语:

   对于发烧玩家来说,或许只有水冷和干冰液氮能够满足他们,但是那对一般的DIY超频玩家来说实在太过奢侈,比较现实的散热手段依然还是风冷。目前的风冷 技术发展速度明显要高于其他几种散热手段,如果半导体制冷技术在未来几年能够真正成熟并普及,那么水冷似乎除了静音以外,已无其他优势。当然,这类技术目 前还有不少不成熟的地方,譬如结露,转换效率低等问题。不过就如同液晶显示器的普及一样,只要有强劲的用户需求,技术终会不断向前发展。我们也希望那一天 能够早日到来。

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