هیت سینک (Heat Sink) به معنای لغوی “غرقکننده گرما” یا “چاهک حرارتی”، یک ابزار مهندسی غیرفعال (Passive) است که به منظور انتقال حرارت تولید شده توسط یک قطعه الکترونیکی یا مکانیکی به یک سیال واسط (معمولاً هوا یا مایع خنککننده) طراحی شده است. هدف اصلی آن کاهش و کنترل دمای قطعه به منظور حفظ عملکرد پایدار و افزایش طول عمر آن است.
به بیان ساده، هیت سینک یک مبدل حرارتی است که گرمای متمرکز را از یک نقطه کوچک گرفته و آن را به یک سطح بسیار بزرگتر منتقل میکند تا دفع حرارت به محیط اطراف آسانتر و سریعتر انجام شود.
ساختار و اصول پایه
هیت سینکها معمولاً از مواد فلزی با رسانایی حرارتی بسیار بالا مانند آلومینیوم یا مس ساخته میشوند. این قطعات از سه بخش اصلی تشکیل شدهاند:
- پایه (Base): سطح صافی که مستقیماً روی قطعه تولیدکننده حرارت (مانند CPU یا ترانزیستور) قرار میگیرد. این بخش وظیفه هدایت سریع گرما از قطعه به سمت بدنه هیت سینک را دارد.
- بالهها/فینها (Fins): مهمترین بخش هیت سینک هستند. این بالها سطح تماس هیت سینک با محیط خنککننده (مثلاً هوا) را تا صدها برابر افزایش میدهند. افزایش سطح تماس، فرآیند جابهجایی حرارتی (Convection) را به شدت کارآمد میکند.
- لولههای حرارتی (Heat Pipes) – در مدلهای پیشرفته: در هیت سینکهای با کارایی بالا (مانند خنککنندههای CPU)، لولههایی حاوی یک سیال عامل (Working Fluid) وجود دارند. این لولهها حرارت را از پایه دریافت کرده و با استفاده از اصول تغییر فاز (تبخیر و میعان)، گرما را به سرعت به بالههای دورتر از پایه منتقل میکنند. قیمت هیت سینک
عملکرد در یک نگاه فنی
هیت سینک عملکرد خود را بر اساس کاهش مقاومت حرارتی (RthRth) سیستم خنککننده پیادهسازی میکند.
فرآیند به این صورت است:
- هدایت: گرما از قطعه داغ از طریق پایه فلزی به بالهها هدایت میشود.
- جابهجایی: گرما از سطح گسترده بالهها به هوای محیط منتقل میشود. هوای گرم شده بالا میرود (جابهجایی طبیعی) یا توسط فن جابهجا میشود (جابهجایی اجباری).
- نتیجه: با کاهش مقاومت حرارتی، دمای عملیاتی قطعه پایینتر از دمای بحرانی حفظ میشود، که این امر قابلیت اطمینان (Reliability) و طول عمر (Lifespan) دستگاه را تضمین میکند. عمده هیت سینک
تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است.
در اینجا به مهمترین حوزههای کاربرد هیت سینکها اشاره میکنم:
۱. الکترونیک کامپیوتری و پردازش داده
این حوزه شناختهشدهترین کاربرد هیت سینک است:
- واحد پردازش مرکزی (CPU) و واحد پردازش گرافیکی (GPU): پردازندههای مدرن در حین کار، توان زیادی (بالای ۱۰۰ وات) مصرف میکنند و باید با استفاده از هیت سینکهای پیشرفته (اغلب با لولههای حرارتی و فنهای قدرتمند) خنک شوند تا از پدیده خاموشی حرارتی (Thermal Throttling) جلوگیری شود.
- چیپستها (Chipsets): تراشههای مهم روی مادربرد که وظیفه مدیریت دادهها بین CPU و سایر اجزا را دارند.
- حافظههای SSD پرسرعت (NVMe): این حافظهها در سرعتهای بالا داغ میشوند و نیاز به هیت سینکهای کوچک برای حفظ عملکرد دارند.
۲. الکترونیک قدرت و صنعتی
در مدارهای قدرت که جریانهای بالایی از آنها عبور میکند، حرارت زیادی تولید میشود:
- ترانزیستورهای قدرت (Power Transistors) و ماسفتها (MOSFETs): در اینورترها، مبدلهای DC-DC، منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) و تقویتکنندههای صوتی.
- یکسوسازها (Rectifiers) و تریستورها (SCRs): در مدارهای کنترل موتور، درایورهای صنعتی و دستگاههای جوشکاری. خرید هیت سینک
- ماژولهای الکترونیک قدرت (Power Electronic Modules): ماژولهای IGBT و SiC که در خودروهای الکتریکی، قطارها و نیروگاههای بادی استفاده میشوند و نیاز به سیستمهای خنککننده مایع (Liquid Cooling) متصل به هیت سینک دارند.
۳. روشنایی و اپتیک
- چراغهای LED پرقدرت: در چراغهای خیابانی، روشناییهای صنعتی، و پروژکتورهای LED، حرارت تولید شده توسط دیودهای LED باید به طور موثر دفع شود. دمای بالا طول عمر LED را به شدت کاهش میدهد و باعث تغییر رنگ (Color Shift) میشود. هیت سینکهای آلومینیومی بزرگ و اغلب فیندار در این زمینه کاربرد دارند.
- لیزرها و سنسورهای حرارتی: برای حفظ دمای کاری پایدار در سیستمهای لیزری با توان بالا و سنسورهای دقیق.
۴. مخابرات و ارتباطات
- تجهیزات رادیویی و فرستنده: آمپلیفایرهای فرکانس رادیویی (RF Amplifiers) در ایستگاههای پایه موبایل (BTS) حرارت زیادی تولید میکنند که با هیت سینکهای بزرگ خنک میشوند.
- روترها و سوئیچهای شبکه با ظرفیت بالا: برای خنک نگه داشتن تراشههای مرکزی که حجم عظیمی از دادهها را پردازش میکنند.
۵. کاربردهای خاص و پیشرفته
- فناوری فضایی و هوافضا: استفاده از صفحات سرد (Cold Plates) و هیت سینکهای سبکوزن برای دفع حرارت از تجهیزات ماهوارهای و هواپیما.
- پزشکی: در دستگاههای تصویربرداری MRI و سونوگرافی که نیاز به حفظ دمای پایدار برای سنسورهای دقیق دارند.
- صنعت خودرو: در ماژولهای کنترل موتور (ECU)، سیستمهای اینفوتینمنت و به خصوص در بستههای باتری خودروهای الکتریکی برای دفع حرارت. فروش هیت سینک