《浅谈cpu散热器的种类、材质、结构与散热性能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅谈cpu散热器的种类、材质、结构与散热性能（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浅谈浅谈 CPU 散热器的种类、材质、结构散热器的种类、材质、结构 与散热性能与散热性能 散热器，始终是众多硬件 DIYer 们关心的热门话题，尤其是那些超频发烧友： “AMD 的原装散热器到底怎么样”？“要什么样的散热器才能使我的 2500+稳 定运行在 3200+上”？“Prescott 核心的赛扬 D-320 需要配合什么样的散热器才 能稳超 800MHz FSB？”这些既老调且没有标准答案的问题，在世界各大硬件网 站的 BBS 上出现频率最高。炎炎的夏日即将到来，各位 DIYer 们电脑中的散热 器到底能不能支撑过这段时间呢？有没有换掉现有散热器的打算？具体需要投 资多少钱才能买到适合
2、自己要求的价廉物美的散热器呢？对于市场上的一些散 热器的材质结构及散热性能，本人浅谈一下自己的认识，希望以能起到抛砖引 玉的作用。虽然现在的 CPU 在制造工艺上有了很大的改进，但越来越高的频率使其发 热量越来越令人恐怖，每块都需要用到散热器，市面上的 CPU 散热器从低端的 纯铝制、纯铜制、纯银制，到中端的嵌铜式铝制、压铸铜式铝制、热管制，再 到高端的水冷、油冷、半导体制冷、压缩机制冷、干冰制冷、液氮制冷、液氦 制冷等都能买到；散热方式从被动散热到主动散热，再到主动制冷，品种五花 八门，种类极其繁多，下面我们就来介绍一下各种材质、结构散热器的散热性 能。（注：散热器的高低档不是按照价格论的，
3、而是按照散热性能来论的，所（注：散热器的高低档不是按照价格论的，而是按照散热性能来论的，所 以这也就是为什么天价的纯银散热器沦为低档、而价格相对便宜的多的压铸铜以这也就是为什么天价的纯银散热器沦为低档、而价格相对便宜的多的压铸铜 式铝制散热器反而是中档的原因。）式铝制散热器反而是中档的原因。）一个完整的散热器应该是由散热片和风扇两部分组成。一个完整的散热器应该是由散热片和风扇两部分组成。一、散热片介绍：1、纯铝制散热片（见图一）这种散热片是目前使用率最高的散热片之一，整体采用纯铝制造。铝，作为 地壳中含有量最高的金属，成本低和热容低是其主要特点，虽然吸热慢，但放 热很快，散热效果跟其结构和做工
4、成正比，散热片数越多、底部抛光越好，散 热效果越好，但也受其制造工艺上的制约，一般采用铝挤压式制造工艺的散热 器凹槽的最小间隔只能做到 1.1 毫米。散热原理也是最简单的：利用散热器上 的散热片来增大它与空气的接触面积，再利用风扇来加速空气流动从而带走散 热片上的热量。这种散热片的价格也是最低的，跟以下几种散热器相比散热效 果最差。图一：纯铝制散热片2、纯铜制散热片（见图二）这种散热片跟铝制散热片唯一的区别就是材质换成了纯铜，因为铜跟铝相比 有个先天的优点：热传导效能为 412w/mk，比铝的 226w/mk 提高了将近 1 倍， 但铜也有个先天的缺点：热容太高了，也就是说这种散热片吸热快但放
5、热慢， 热量在铜片中的物理沉淀非常多，需要配合大功率高转速的风扇，才能达到理 想的效果。由于铜具有良好的韧性，制造工艺上比铝容易的多，有折页式、插 齿式等等。散热片的密度可以比铝制的做得更高，散热面积也相应更大，这些 都可以弥补其热容高所导致散热慢的不足，但纯铜的单位成本和制造成本比铝 高很多，直接导致这种散热片的价格居高不下，虽然价格高，但散热效果比铝 制的要好多了。图二：纯铜制散热片3、纯银制散热片（见图三）这种散热片的材质采用了吸热快放热也快的纯银，银的热传导效能为 432w/mk，比铜略高，但其热容很低，热量在银质散热器体上的物理沉淀非常 少，仅相当于铝的水平，也就是说银制的散热器是集
6、合了铜和铝各自的优点于 一身，拥有铜的快速导热性及铝的快速放热性，散热效果非常好，唯一的缺点 就是价格高，众所周之，由于银的密度比较高，一个小小的散热片需要几百上 千克的银，ALPHA 公司著名的 PAL7088T 纯银制散热器，其中散热片采用 1300 克纯银，不含风扇的价格就高达 15600 元，如果配合 ALPHA 的 CTT8450 液态轴承马达全自动温控风扇，总价已经超过 20000 元了，这种离谱的价格实 在是非一般人所能接受的。图三：纯银制散热片4、嵌铜式铝制散热片（见图四）这种散热器可以说是用经济实惠的方式解决了铜和铝的矛盾关系中间嵌 铜块的铝制散热片，用铜块跟 CPU 接触，
7、利用铜的快速吸热性来吸取 CPU 的 热量，再利用铝的快速放热性来释放铜块上的热量，这样做散热效果要好于单 一的纯铜或纯铝散热片，但还远远不及纯银的效果，原因很简单：嵌铜散热片 的制造过程是利用热胀冷缩的原理，将铝制散热片加热到一定的温度后，再把 事先准备好的铜块嵌进去，等铝的温度下降后，收缩就把铜块紧紧地包在了一 起，但是铜和铝不能做到 100%的接触，所以在热传导效能方面会受到一定的影 响，但优点是价格便宜，基本上几十元钱就能买到，比起动辄上百元的纯铜散 热片来说，既经济实惠，且效果又好。图四：嵌铜式铝制散热片5、压铸铜式铝制散热片（见图五）这种散热片乍看外表颇似嵌铜散热片，底座上也有一块
8、铜，但不一样的地方 是：这种散热片上的铜块并不像嵌铜散热片那样是利用热胀冷缩的原理嵌进去 的，而是使用了最先进的压铸技术，可以说是完全的无缝连接，所以在铜块与 铝座的连接线上，无论怎么看，怎么摸，都绝对感觉不到任何缝隙，从根本上 保证了铜块与铝座之间的热传导性，因此，具有超强的散热性能。典型的例子 就是曾经被媒体封称为“地球上最强风冷散热器”的 ALPHA PAL8045T。当然， 由于制造复杂做工精细，一般采用这种工艺制造的散热器价格颇高， ALPHA PAL8045T 不带风扇的散热片，其价格就要 420 元了，价格是比较昂贵，但散 热效果极佳。 图五：压铸铜式铝制散热片6、热管散热系统这
9、种散热系统与上述的散热片不同，上述的散热片是利用金属的热传导性能 将热量从散热面积小的 CPU 表面传递到散热面积大的散热片上，因此，其散热 性能取决于制造这个散热片所采用的材质。热管散热系统并不是利用金属的热 传导性能来导热的，而是利用在密闭的铜管内液态介质的蒸发及冷凝过程传递 热量的，物理常识告诉我们：液态到气态及气态到液态的转化，分别需要吸收 及放出大量的热，所以热管传递热量的效率很高，导热系数比单一金属材质要 高出几个数量级。具体请看图六：图六：热管散热器的原理图和采用热管技术的散热器实物图原理是：在密闭的铜管中抽真空并填入沸点较低的液体，当铜管的一头温度 升高时，这段铜管里面的液体就
10、会受热而汽化，并依靠铜管内部两端的蒸汽压 力差而向另一端移动，由于另一端的温度较低，气体移动到这里时，遇冷液化 并反向流回，这个反向的流动依靠热管内壁丝网结构提供的毛细泵力进行的， 我们知道，当液体变成气体时是要吸收大量的热，而当气体变成液体时会放出 大量的热，热管就是利用这个原理来传导热量的，典型的例子就是图示的 TT SP-94 纯铜热管散热器。二、风扇介绍1、风扇的分类风扇是组成一个完整的散热器中必不可少的一部分，一个再强大的散热片， 如果缺少了风扇的配合，那么它的散热效果将大打折扣。现今主流的风扇按照 马达中轴承的原理基本上可分为以下三类： 普通轴承风扇：这种风扇是最普通最便宜、应用最
11、多的风扇了，价格低廉但 寿命不长。 滚珠轴承风扇：这种风扇最近开始流行，转速比轴承风扇要提高不少，用钢 珠的滚动来代替普通轴承风扇中的机械摩擦，所以寿命要长得多，相比之下转 动时的声音也要小很多，售价比普通轴承风扇稍贵。 液态轴承风扇：这种风扇是用油膜取代滚珠轴承里的钢珠，转动时不会有金 属接触，因此噪音和发热量均大幅下降，理论上无磨损；用油膜代替钢珠还使 得轴承能有效吸收外来震动，保护轴承表面。从而大大增加了轴承所能承受的 撞击力，它所产生的噪音是所有风扇中最小的一种，寿命最长，转速最高，但 价格相对也是最高的。2、风扇的转速一个强大的散热片配合一个高转速的风扇是很有必要的，普通轴承风扇由于
12、 受其先天缺陷的影响，转速一般不超过每分钟 3000 转，在这么慢的转速下想保 持较大的风压只能增加风叶的倾斜角度，但风叶的倾斜角度越大相应所产生的 切风声音也就越大，所以这种风扇只能使用在低档的散热器中，或为那些发热 量不大的 CPU 所散热的。滚珠轴承风扇的转速从每分钟 2500 转到 8000 转的都有，转速不同导致的散 热效果不同，声音不同、价格也不同，一般 5000 转以下的是配合嵌铜或压铸铜 散热片使用的，5000 转以上的是配合纯铜、纯银的散热片使用的。价格从 20 元到 300 元之间。液态轴承风扇的最低转速就达到了每分钟 5000 转以上，平均都在 7000 转左 右，更有甚
13、者超过了每分钟 1 万转，ALPHA 公司著名的 CTT8450 液态轴承马 达全自动温控风扇，最高转速达到了每分钟 1 万 2 千转，但由于采用的是全自 动温控方式，它能感应出散热片的温度，并能根据温度的变化自动调节转速及 风叶的倾斜角度，如果温度正常的话它就保持在 4000 转的转速，这时的风叶也 是最平的，相对声音最小；如果散热片温度升高的话那么它的转速也自动提高， 风叶的倾斜角度自动加大，在这么高的转速下，风叶稍微增加一丁点倾斜角度， 风压就会增加很大，散热效果是所有风扇中最好的一种，当然它的售价也自然 是最高的，光一只风扇就要卖到了 5500 元！这个价格能买一台中档电脑了。3、风扇
14、的防风罩市场上有一些散热器的风扇上，装有个叫“防风罩”的东西（见图八），这个 防风罩主要起两点作用：第一点是防止异物落入打伤风叶，第二点也是最重要 的一点就是防止风压反弹。这个防风罩的宽度厚度及上面空隙之间的间隔距离， 都是事先设计好的，使这个防风罩正好能阻止并弹回反弹上来的风压，但这种 风扇只能配合它原配的散热片，否则如果换用其他散热片的话由于结构不同导致风压反弹点的不同，以使防风罩不能起到防止风压反弹的作用。然而，由于 这种散热器的价格动辄上百元，不要也罢。图七：带有防风罩的散热器4、风扇的散热效果：由于风扇的中心没有风叶，致使吹出来的风其中心的流速几乎为零，这使散 热片的外围降温较快，而
15、中间较慢，通过红外线热敏仪的测试（见图九），散 热片的温度分布情况是这样的：其中红色的部分表示温度较高，蓝色的部分表 示温度较低。图八：热量分布图好在有问题就有相应的解决办法：CoolerMaster 公司出产的一款散热器，采 用了飞机引擎的涡轮状式风扇，根本上解决了传统风扇的“中心风力盲区”问题， 使其风能可以 100的利用。请看下图：图九：涡轮风扇与传统风扇对比及 CoolMaster 出产的采用涡轮风扇的散热器三、散热器结构介绍：一个散热器的散热效果，不仅仅受其散热片所使用材质不同的影响，还受其 散热面积的大小、底面抛光度、散热片的样式等诸多因素的影响，下面我们就 来具体分析一下：1、散
16、热面积的大小散热器的最基本散热方式就是利用散热片来增大散热面积，但 CPU 散热器 的大小和重量都受到一定的局限，那么，怎么样才能使一定量体积的散热器拥 有更大的散热面积呢？散热片形状的设计便起到了决定性的作用，让我们来看 下面两张图的对比：左图是普通的散热器，右图就是著名的 ALPHA PAL8045T，不用多说，右 图中散热器的散热面积要比左图的大得多，以使其散热性能也要好得多。2、散热片底部的抛光度散热片的底部，也就是与 CPU 直接接触的平面，这里是吸收 CPU 热量的第一道关，一般来说，好的散热器底部抛光度应该相当高，成一个镜面，使其能 与 CPU 紧密接触，尽量减少中间的缝隙，虽然能够用导热硅脂来填充缝隙，但 导热硅脂的热传导系数远远没有金属直接接触到的高，再看看下面两张图的对 比：右图中散热器底部的抛光度明显比左图要高多了，可想而知，同样两个散热 器，由于散热器底部与 CPU 接触面间的紧密程度不同，其吸收 CPU 热量的速 度便不同，以直接导致散热效果的不同。3、散热片的样式散热片的样式有多种多样，最普通的就是凹凸形的，但凹凸形的散热片最大 的缺点
