黎毅

摘要：电子芯片的散热技术是计算机技术当中非常重要的一环，因此对电子芯片的散热性能进行深入的研究是非常有必要的。目前，大多数电子设备采用散热器的方式来进行冷却降温。散热器的性能决定了电子芯片的散热效率，因此，本文将利用实验的方式来对散热器进行研究和讨论，以期能够推动电子芯片散热技术的发展。

關键词：电子芯片散热器；性能；研究分析。

前言：现代的计算机芯片的发展趋势是集成化，微型化。计算机芯片技术已经成为现代计算机技术的核心组成部分。计算机技术的发展要求计算机芯片的功能需要不断被加强，于是计算机芯片的功耗越来越大，产生了大量的热量，影响到计算机芯片的正常工作水平。所以，如何能够有效散热是提高芯片能力的重要前提。

1.电子芯片散热器实验分析

1.1电子芯片散热特性研究的方向及意义

现今阶段，在计算机应用的过程中，对计算机的电子芯片进行降温的最为常见和普遍的方法就是用风扇等散热器直接降温。而散热器在结构组成，材料使用，制作方式等方面皆存在巨大的差异，于是散热器对电子芯片的散热能力也就有所不同。但是仅仅凭借现有的技术水平无法对散热器的散热水平提出一个统一的，权威的评价。仅仅依靠散热器说明书上的相关数据不足以使人们信服，上面的数据的真实性有待进一步考察。如何能够有效的对散热器的性能进行测评是本文章写作的重要目的。本文旨在通过各种实验测试比较散热器的性能差距来确定散热器的优劣好坏，以期能够为未来的散热器发展规划提供相关的数据和技术支持，最终提高散热器的散热水平。这就是本次实验研究的最终目的和目标方向。

1.2电子芯片散热器散热特性实验过程

本次实验的实验装置是压缩机，储气罐，恒温水槽，阀门，气体流量计，直流电源，送风管道，模拟电子芯片和散热器的装置，数据采集装置，计算机。实验采用的方法是控制变量法。为了更好地进行实验控制，实验中采取电热片模拟电子芯片的方式来进行测试。为了能够控制加热片的温度，可以在电热片上安装几个热电偶铜片，然后将其连接至电压源来进行电热片功率的控制，调整好温度之后，使用两个完全不同的散热器对电热片进行散热，然后利用空气气流冷却的的方式将电热片产生的热量吹走，从而进行散热器的模拟。调整空气气流的速度就会获得不同的散热效果，数据采集装置会得出相关数据，经过计算机的处理就能得到散热器的最终散热效果。

2.散热器散热性能实验的检测及结论

2.1对不同功率的电子芯片进行温度测定

为了检验散热器对于不同的电子芯片的散热能力，第一种方法就是测温法，其原理就是通过铜电偶片控制好电发热片两端的电压，热电片便以不同的功率进行发热。然后检验不同功率下电子芯片的温度。这个检测数据能够如实反映出散热器对于瞬间飙升的温度的响应灵敏度和短时间内的温度存储能力。这两种能力体现了散热器对于电子芯片的保护能力。因为电子芯片在运行时，由于瞬间会计算大量的数据，进而产生大量的热量，温度会出现瞬间飙升的现象，这时就需要及时散热，如果不能及时散热，会大大影响电子芯片的效率，更有可能损坏电子芯片的内部构件。对于温度瞬间的提高进行测定反映了散热器的短期储热能力，进而能够评价出散热器处理电子芯片热温飙升的能力。根据不同的空气流速以及不同的散热芯片对同一个电子芯片散热能力不同，电子芯片的表面温度不同，本次实验可以通过测定不同电子芯片的表面温度来确定散热器散热效果。实验中还要注意控制外界环境的稳定，减少对于实验的干扰，实验过后我们可以得出：相同散热片的前提下，空气流速增加之后，电子芯片表面上的温度上升速度缓慢，说明了空气流速对于电子芯片的散热起着一定的作用。相同空气流速的前提下，不同类型的散热器对电子芯片表面上的温度影响也是不同的。而且实验结果也很明显。可以判断出散热器之间的散热差异很明显，所以测试时，可以通过芯片表面温度变化情况来对散热器短时间内的储热能力进行衡量。

2.2对不同功率电子芯片达到平衡温度进行测定

第二种方法于第一种方法类似，只是方法略微有些不同。这种方法是通过选取不同种类的金属片来模拟不同功耗的计算机电子芯片，计算不同电热片外加电压恒定的情况下达到平衡状态时温度会有所不同，利用所得的温度差来对散热器在不同功率下的散热性能做出评价。具体方法就是用两个散热器依次对不同功耗的电热片进行降温冷却，测试一定时间后电热片的表面温度，数据表明，电子芯片的功耗越大，不同的散热器表现出来的状态差异越来越明显，说明散热效果差的散热器无法用于给高功耗的电子芯片散热工作，实验结果充分反映了电子芯片在高负荷工作之下散热器的散热性能差异，进而给予人们散热器性能的选择标准。

2.3芯片表面温度降低测定

第三种实验测试是测量电子芯片的表面温度的降低程度。这个实验是对风扇散热器的散热速率和效率进行测评，通过这种方式来评估散热器的散热效果。实验主要的方法是控制外界温度稳定不变，在这个前提之下，选取一块散热片以恒定的功率工作，大约控制在18w左右，然后对其进行降温，记录下降温过程中的温度变化情况，然后列举出不同散热器的散热温度下降速度，进而比较散热器性能的好坏。这个实验也可以通过测量散热器在不同情况下散热量的多少来进行分析。而事实上，有研究表明，在电子芯片表面的温度与外界温度的差控制在一定的区间时，散热器的散热量和散热效率会与肋间距有关，并且随着肋间距的变化而变化。肋间距不变时，散热器肋片的厚度对于散热器的散热效果有影响，并且散热器的散热量差异很明显。控制其他相关因素稳定后，不同的气体流速影响到了电子芯片表面的温度，所以可以说散热器的散热性能是由多种和因素共同决定的，因此要从多个方面来考虑。

2.4散热器热阻性能测定

散热器的热阻的高低能够体现散热器的性能，计算中可以先利用散热公式计算出散热量，散热量的计算公式是：散热量=换热系数*酹壁效率*散热器总的散热面积*电子芯片表面温度和电子芯片外界温度之差。 计算出散热量之后，根据散热量和热阻之间的关系就可以计算出热阻的大小。实验中，不同结构的散热器所具有的散热面积也不尽相同，处于变化的趋势，所以实验中要选取特定型号和结构的散热器来尽可能的减小误差，换热系数和肋壁效率会随着实验状况的改变而改变，因此控制好实验条件很有必要。热阻等于散热量除以温度差异，不同散热器的热阻会随着气体流速的增加而减小，热阻越小，散热器的性能也就越优越，所以，散热器的出场说明书上可以标记出散热器的热阻大小，以供消费者能初步对散热器的性能做出判断。

3. 结语：

通过上述实验测试可知，不同的散热器有着很大的散热差距，而且散热器的性能可以通过对不同功率的电子芯片的温度测试来进行确定。也可以通过散热器的材料和结构来进行分析，这样能够从实验现象上客观评价散热器的基本散热效果，令人信服。散热器在计算机技术中扮演着保护者的形象，好的散热器不仅能够保护计算机的电子芯片，而且能够提高电子计算机的运算效率，提高电子计算机的水平。

参考文献：

[l]邱海平.电子元器件及仪器的热控制技术.北京：电子工业出版社，1991

[2]章熙民，任泽需，梅飞鸣.传热学.高等学校推荐教材.北京：中国建工出版社，1998