Gestión térmica (electrónica)
Todos los dispositivos y circuitos electrónicos generan un exceso de calor y, por lo tanto, requieren una gestión térmica para mejorar la confiabilidad y evitar fallas prematuras . La cantidad de salida de calor es igual a la entrada de energía , si no hay otras interacciones de energía. [1] Existen varias técnicas para enfriar, incluidos varios estilos de disipadores de calor , enfriadores termoeléctricos , sistemas de aire forzado y ventiladores , tubos de calor y otros. En casos de temperaturas ambientales extremadamente bajas, puede ser necesario calentar los componentes electrónicos para lograr un funcionamiento satisfactorio.[2]
Esto se suele citar como la resistencia térmica desde la unión hasta la carcasa del dispositivo semiconductor . Las unidades son ° C / W. Por ejemplo, un disipador de calor de 10 ° C / W se calentará 10 ° C más que el aire circundante cuando disipa 1 vatio de calor. Por lo tanto, un disipador de calor con un valor de ° C / W bajo es más eficiente que un disipador de calor con un valor de ° C / W alto. [3] Dados dos dispositivos semiconductores en el mismo paquete, una unión inferior a la resistencia ambiental (R θJ-C) indica un dispositivo más eficiente. Sin embargo, cuando se comparan dos dispositivos con diferentes resistencias térmicas de paquetes sin troquel (por ejemplo, DirectFET MT vs wirebond 5x6mm PQFN), sus valores de resistencia de unión a ambiente o de unión a carcasa pueden no correlacionarse directamente con sus eficiencias comparativas. Los diferentes paquetes de semiconductores pueden tener diferentes orientaciones de troquel, diferente masa de cobre (u otro metal) que rodea el troquel, diferentes mecánicas de unión de troquel y diferentes espesores de moldeo, todo lo cual podría producir una unión a caja o unión a valores de resistencia ambiental significativamente diferentes, y podría por lo tanto, oscurecen las cifras de eficiencia general.
La masa térmica de un disipador de calor se puede considerar como un condensador (que almacena calor en lugar de carga) y la resistencia térmica como una resistencia eléctrica (que da una medida de la rapidez con la que se puede disipar el calor almacenado). Juntos, estos dos componentes forman un circuito RC térmico con una constante de tiempo asociada dada por el producto de R y C. Esta cantidad se puede utilizar para calcular la capacidad de disipación de calor dinámica de un dispositivo, de forma análoga al caso eléctrico. [4]
Se utiliza un material de interfaz térmica o masilla (también conocido como TIM ) para llenar los espacios entre las superficies de transferencia térmica , como entre los microprocesadores y los disipadores de calor , con el fin de aumentar la eficiencia de la transferencia térmica . Tiene un valor de conductividad térmica más alto en la dirección Z que en la dirección xy.
Debido a los recientes desarrollos tecnológicos y al interés público, el mercado minorista de disipadores de calor ha alcanzado un máximo histórico. A principios de la década de 2000, se produjeron CPU que emitían cada vez más calor que antes, aumentando los requisitos para los sistemas de refrigeración de calidad.
El overclocking siempre ha significado mayores necesidades de enfriamiento, y los chips inherentemente más calientes significaron más preocupaciones para los entusiastas. Los disipadores de calor eficientes son vitales para los sistemas informáticos con overclock porque cuanto mayor es la velocidad de enfriamiento de un microprocesador, más rápido puede funcionar la computadora sin inestabilidad; generalmente, una operación más rápida conduce a un mayor rendimiento. Muchas empresas compiten ahora para ofrecer el mejor disipador de calor para los entusiastas del overclocking de PC . Entre los principales fabricantes de disipadores de calor del mercado de accesorios se incluyen: Aero Cool , Foxconn , Thermalright , Thermaltake , Swiftech y Zalman . [ cita requerida ]
