V minulém článku, který měl být úvodem do problematiky chlazení, jsem nastínil zběžně a jednoduše vše možné o chlazení. Samozřejmě mnozí se ozvali s dotazy a připomínkami. Protože chlazení PC je aktuální téma na několik příštích týdnů,  rozebereme si podrobněji některé oblasti chlazení a pokusím se zodpovědět některé otázky a vysvětlit některé další záležitosti, které minule nezazněly a zaznít měly. Také jsem opravil a poupravil některé teze, aby i ti znalejší fyzikálních a dalších záležitostí měli klid.  

Proč je tak důležité chlazení …

Minule bohužel nezaznělo a tedy se k tomu, proč se vůbec musí chladit, dostávám až dnes. Někteří z vás si jistě kladou otázku, proč vůbec procesory a další věci v PC hřejí.

 U mechanických součástek, kterým je například pevný disk, je důvod topení pro většinu z nás snadno pochopitelný. Je to mechanická komponenta, kde dochází k otáčení ploten a pohybům hlaviček. Konstrukce disků je dobře patrná z obrázku.

Samozřejmě je v disku přítomen i motor, který plotny roztáčí na  5400, 7200 a 10000 ot/min. To jsou hodnoty dnes běžné v domácích počítačích. Serverové disky dosahují mnohem více otáček. Všechno koná určitou práci a energie, která je k tomu zapotřebí, se z části přemění právě na teplo. Podobné je to u další mechanické komponenty v PC, kterou je optická mechanika. Ze zkušenosti a praxe víme, že s teplem u pevných disků natož u optických mechanik zase tolik problémů není, takže většina z nás nepotřebuje vymýšlet ultra výkonné chlazení pevných disků apod. 

U nemechanických součástek, což jsou tedy konkrétněji třeba naše procesory, chipy a další součástky,se mechanická práce, jako taková, neděje. Kde se tedy teplo bere ? Teplo je totiž přeměnná elektrická energie, kterou jste dodali onomu zařízení k chodu. I když k mechanickému tření nedochází, tření se odehrává. Je to vlastně odpor v elektrickém obvodu. Čím větší odpor, tím větší tření a tím více tepla. Pro představu: dejme tomu, že procesoru dodáte 100W elektrické energie. V tom případě budete muset odvést přibližně 99W tepla. Jinými slovy skoro 100% dodané energie se přemění na teplo. Energie se tedy nikam neztrácí, jen se přeměňuje na jinou.

Už vám je asi jasné, proč se pořád hodně mluví o snižování spotřeby. Má totiž přímou souvislost s chlazením. Čím nižší bude spotřeba, tím méně bude vyzařovaného tepla a tedy menší nároky na chlazení.

Proč je tedy chlazení důležité? Velice zjednodušeně to lze vysvětlit následovně: Chipy, jako takové, jsou v elektrotechnice nazývány polovodiče. Vysvětlit, co jsou  polovodiče, není tak jednoduché. Jednoduše a přitom přesně vysvětlit děje, které se v nich odehrávají, je takřka nemožné. Takže doufám, že mnozí omluví mé velké zjednodušení. Nepíši diplomovou práci, ale článek o chlazení, takže snad mi odborníci odpustí zjednodušení 200 stránkových publikací na několik vět.

  Polovodiče jsou například z křemíku, fosforu, germania, tuhy(neboli uhlík apod.), bóru a různých sloučenin těžkých kovů. Samozřejmě jsou přítomny v těchto prvcích příměsi. Například právě procesor je křemíkový s příměsi, proto přesnější označení pro něj je příměsový polovodič. Využití polovodičů je v elektronice velmi rozsáhlé. Nahradily např. klasické elektronky, jsou mnohem menší a hlavně mají mnohem menší energetickou náročnost. Na rozdíl od vodičů klesá s rostoucí teplotou jejich odpor, a tedy stoupá vodivost. Při růstu teploty dochází mimo elektrických jevů, jejichž vysvětlování by bylo na mnoho stránek, například k porušení pravidelnosti jejich krystalických mřížek (v materiálu) a k uvolňování elektronů z jednotlivých atomů, což znamená v důsledku jejich poškozování. Tohle zahřívání se neděje rovnoměrně. Vždy jsou chladnější části (většinou okraje) a teplejší části (střed). Snaha při konstrukci polovodičů a jejich vyzařovacích ploch je samozřejmě taková, aby vyzařování bylo rovnoměrné. K tomu má napomáhat i konstrukce chladiče.

Důvodů pro chlazení polovodičů je tedy několik. Stručně řečeno vyšší teploty nejsou žádány z důvodů zvyšování vodivosti,a tedy ztráty požadovaných vlastností polovodiče a s tím souvisejících následných jevů. Zvýšená teplota také negativně ovlivňuje strukturu materiálu a urychluje rozpad, a tak dochází k poškozování.

    Problematika polovodičů je mnohem složitější, jednodušeji a přitom správně to lépe vystihnout asi nelze. Věřím, že znalci problému toto pochopí. Pokud chcete vědět více, doporučuji například tento odkaz. Dále jsou k dispozici rozsáhlé vědecké publikace o problematice polovodičů.