تکنولوژی خنک کننده TEC

با پیگیری مداوم قدرت محاسباتی انسان، ترانزیستورهای بیشتری به تراشه محاسباتی وارد می شوند. چگالی هر واحد محاسباتی در حال افزایش است. در عین حال، فرکانس بالاتر همچنین ولتاژ کاری و مصرف انرژی بالاتری را برای تراشه به ارمغان می آورد. می توان پیش بینی کرد که در چند سال آینده، ما به دنبال بهبود عملکرد محاسباتی تراشه خواهیم بود، که همچنین به این معنی است که ما همچنین باید به طور مداوم مشکل حرارتی دمای تراشه را حل کنیم.

تکنولوژی خنک کننده TEC بر اساس اصل اثر ترموالکتریک یک روش خنک کننده جدید با قابلیت کنترل بالا، استفاده ساده و هزینه کم است. به تدریج در زمینه دفع حرارت مورد استفاده قرار گرفته است.

 اثر ترموالکتریک تبدیل مستقیم ولتاژ تولید شده توسط اختلاف دما و بالعکس است. به عبارت ساده ترموالکتریک، زمانی که بین دو سر آنها اختلاف دما وجود داشته باشد، ولتاژ تولید می کند و زمانی که ولتاژ به آن اعمال شود، اختلاف دما نیز ایجاد می کند. از این اثر می توان برای تولید انرژی الکتریکی، اندازه گیری دما و خنک یا گرم کردن اجسام استفاده کرد. از آنجایی که جهت گرمایش یا سرمایش به ولتاژ اعمال شده بستگی دارد، دستگاه های ترموالکتریک کنترل دما را بسیار آسان می کنند.

در مقایسه با خنک کننده هوای سنتی و خنک کننده مایع، خنک کننده تراشه تبرید نیمه هادی دارای مزایای زیر است:

1. دما را می توان زیر دمای اتاق کاهش داد.

2. کنترل دما دقیق (با استفاده از مدار کنترل دمای حلقه بسته، دقت می تواند به ± 0.1 درجه برسد).

3. قابلیت اطمینان بالا (قطعات تبرید دستگاه های جامد بدون قطعات متحرک، با عمر مفید بیش از 200000 ساعت و میزان خرابی کم هستند).

4. بدون سر و صدای کار.

چالش خنک کننده TEC:

1. در حال حاضر ضریب تبرید نیمه هادی کم است و انرژی مصرف شده در هنگام تبرید بسیار بیشتر از ظرفیت تبرید است. نسبت مصرف انرژی رادیاتور Tec بسیار کم است و رادیاتور Tec نمی تواند به راه حل اصلی خنک کننده در این مرحله تبدیل شود.

2. هنگامی که تیغه تبرید TEC کار می کند، نیاز به اتلاف گرمای موثر در انتهای گرم دارد در حالی که در انتهای سرد خنک می شود. به این معنا که اگر دستگاه تبرید TEC بخواهد تبرید پرقدرت انجام دهد و خروجی را به CPU برای اتلاف گرما انجام دهد، همچنین باید به طور مداوم دفع شود و در نتیجه قادر به کار مستقل tec با توان بالا نیست.

3. رطوبت موجود در هوا به راحتی در قسمت های زیر دمای اتاق در مقابل اختلاف دمای زیاد محیط تولید شده توسط tec، تراکم ایجاد می کند. طراحی یک محیط آب بندی مشخص در اطراف پردازنده برای جلوگیری از خطر تراکم و آسیب به اجزای برد اصلی ضروری است.

با بهبود فرآیند، چگالی ترانزیستور افزایش می‌یابد و ناحیه قالب بسته هسته CPU کوچک‌تر و کوچک‌تر می‌شود. با توجه به اصل ترمودینامیک، زمانی که ناحیه هدایت گرما کوچکتر است، برای حفظ عملکرد رسانش گرما به اختلاف دمای بیشتری نیاز است. فرم خنک کننده سنتی با اختلاف دمای کمتر نمی تواند این مشکل را حل کند. حتی اگر مصرف برق CPU زیاد نباشد، باز هم به طور جدی گرما را جمع می کند و در نتیجه محدودیت فرکانس بسیار پایین ایجاد می کند. Tec به طور طبیعی دارای یک ویژگی اختلاف دما زیاد است (دمای انتهای جذب گرما می تواند به راحتی به - 20 درجه برسد)، که ممکن است بهترین راه حل برای حل مشکل ناحیه کوچک و رسانش گرما بالا باشد.