Hladilna tehnologija TEC

Z nenehnim prizadevanjem za človeško računalniško moč je v računalniški čip vstavljenih vedno več tranzistorjev. Gostota vsake računalniške enote se povečuje. Hkrati višja frekvenca prinaša tudi večjo delovno napetost in porabo energije čipu. Predvidevamo lahko, da si bomo v naslednjih nekaj letih še naprej prizadevali za izboljšanje računalniške zmogljivosti čipa, kar pomeni tudi, da moramo nenehno reševati toplotni problem temperature čipa.

Tehnologija hlajenja TEC, ki temelji na principu termoelektričnega učinka, je nova metoda hlajenja z visoko kontrolnostjo, enostavno uporabo in nizkimi stroški. Postopoma se uporablja na področju odvajanja toplote.

 Termoelektrični učinek je neposredna pretvorba napetosti, ki nastane zaradi temperaturne razlike, in obratno. Preprosto povedano, termoelektrična naprava, ko je med njunima koncema temperaturna razlika, bo proizvedla napetost, in ko bo nanjo priključena napetost, bo ustvarila tudi temperaturno razliko. Ta učinek se lahko uporablja za ustvarjanje električne energije, merjenje temperature ter hlajenje ali ogrevanje predmetov. Ker je smer segrevanja ali hlajenja odvisna od priključene napetosti, termoelektrične naprave zelo olajšajo nadzor temperature.

V primerjavi s tradicionalnim zračnim hlajenjem in hlajenjem s tekočino ima hlajenje polprevodniških hladilnih čipov naslednje prednosti:

1. Temperaturo lahko znižate pod sobno temperaturo;

2. Natančen nadzor temperature (z uporabo vezja za nadzor temperature zaprte zanke lahko natančnost doseže ± 0.1 stopinjo);

3. Visoka zanesljivost (hladilne komponente so trdne naprave brez gibljivih delov, z življenjsko dobo več kot 200000 ur in nizko stopnjo napak);

4. Ni hrupa pri delu.

TEC hladilni izziv:

1. Trenutno je hladilni koeficient polprevodnika majhen, energija, porabljena med hlajenjem, pa je veliko večja od hladilne zmogljivosti. Razmerje porabe energije radiatorja Tec je prenizko in radiator Tec na tej stopnji ne more postati glavna rešitev za hlajenje.

2. Ko hladilna lopatica TEC deluje, potrebuje učinkovito odvajanje toplote na vročem koncu, medtem ko hlajenje na hladnem koncu. To pomeni, da če želi hladilna naprava TEC izvajati visoko zmogljivo hlajenje in oddajanje v CPE za odvajanje toplote, jo je treba tudi nenehno odvajati, kar ima za posledico nezmožnost neodvisnega delovanja visokozmogljivega tec.

3. Vlaga v zraku zlahka tvori kondenzacijo v delih pod sobno temperaturo v okolju z veliko temperaturno razliko, ki jo proizvaja tec. Okoli procesorja je treba oblikovati določeno tesnilno okolje, da se izognete nevarnosti kondenzacije in poškodb komponent glavne plošče.

Z izboljšanjem postopka se gostota tranzistorjev poveča, površina ohišja jedra CPE pa postaja vse manjša. V skladu z načelom termodinamike, ko je območje toplotne prevodnosti manjše, je potrebna večja temperaturna razlika za ohranitev zmogljivosti toplotne prevodnosti. Tradicionalna oblika hlajenja z manjšo temperaturno razliko ne more rešiti tega problema. Tudi če poraba energije procesorja ni visoka, bo še vedno resno kopičil toploto, kar bo povzročilo prenizko frekvenčno mejo. Tec ima seveda atribut velike temperaturne razlike (temperatura na koncu absorpcije toplote lahko zlahka doseže - 20 stopinj), kar je morda najboljša rešitev za rešitev problema majhnega območja in visoke toplotne prevodnosti.