Using heat sink properly

Heat Sink কী?

ইলেকট্রিক্যাল বা ইলেকট্রনিক যেকোনো সার্কিটে বেশ বড় পরিমান এনার্জি তাপ হিসেবে নষ্ট হয়। যেকোন পরিবাহীর রোধের কারনে যেমন তাপ নির্গত হয় তেমনে সার্কিটে থাকে অনেক রোধ। কারন রোধ বা বিদ্যুৎ পরিবহনে বাধা দেয়া যেকোনো পদার্থের সাধারণ একটি ধর্ম।

ইলেট্রনিক IC বা সাধারণ একটি ডায়োডেও তাপ উৎপন্ন হয়ে থাকে। এই তাপ স্বাভাবিকভাবেই পরিবেশে ছড়িয়ে পরে। তবে যেকোনো পদার্থের তাপ পরিবহন ক্ষমতার একটি সীমা আছে। এর চেয়ে বেশি তাপ যদি একক সময়ে উৎপন্ন হয় তবে পদার্থটির তাপমাত্রা ক্রমাগত বাড়তে থাকে। সাধারণত ইলেকট্রনিক কম্পনেন্ট গুলো সিলিকন IC দিয়ে তৈরি, যেগুলো ১২৫-১৫০ ডিগ্রির বেশি তাপে কার্যক্ষমতা হারায়। তাই সার্কিট থেকে অতিরিক্ত তাপ দ্রুত সরিয়ে নেয়ার জন্য ব্যবহার করা হয় Heat Sink ।

Heat Sink সাধারণত তৈরি হয় অ্যালুমিনিয়ামের পাত দিয়ে। পাতের ওপর বেশিরভাগ সময় বসানো হয় ফিন। তবে অ্যালুমিনিয়ামের চাইতে এক্ষেত্রে অনেক বেশি কার্যকারী হল তামা বা কপার। কপারের তাপ পরিবহন ক্ষমতা যেখানে 400 watt per Kelvin per Meter, সেখানে অ্যালুমিনিয়ামের মাত্র 235 watt/ (Kelvin meter) । কিন্তু সুবিধার সাথে অসুবিধা হল কপারের ওজন অ্যাালুমিনিয়ামের তুলনায় অনেক বেশি।

যে কেউ এতটুকু জানার পর সংকর ধাতুর কথা ভাবতেই পারে। হ্যাঁ, কপারের চেয়েও বেশি তাপ পরিবাহী অথচ অ্যালুমিনিয়ামের চাইতে ওজন কম এমন পদার্থ ইতোমধ্যে আবিষ্কৃত হয়েছে। তবে এখনো তা গবেষণার পর্যায়ে আছে। অ্যালুমিনিয়ামের ২০% ও ৮০% কার্বন কম্পজিট মেটারিয়াল (২ ধরনের ) দিয়ে তৈরি করা হয়েছে CarbAl. এর তাপ পরিবহন ক্ষমতা 425 watt per Kelvin meter আর ওজনও অ্যালুমিনিয়ামের চাইতে কিছুটা কম। বর্তমানে আবার জনপ্রিয় হয়ে উঠেছে প্রাকৃতিক গ্রাফাইটের কম্পজিট বস্তু। এর তাপ পরিবহন ক্ষমতা 375 watt per Kelvin meter. তবে এটি জনপ্রিয় হবার কারন হল এর হালকা ওজন। এটি অ্যালুমিনিয়ামের ওজনের মাত্র ৭০ শতাংশ।

পদার্থের তাপের পরিবহন ক্ষমতা অনেকগুলো বিষয়ের ওপর নির্ভর করে থাকে। তাই সঠিক পদ্ধতিতে Heat Sink ব্যবহার করা মোটেও সহজ কাজ নয়। সেমিকন্ডাকটর পদার্থগুলোর তাপমাত্রা ১০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের ওপর প্রতি ১০ ডিগ্রি সেলসিয়াস বৃদ্ধির কারনে এর আয়ুস্কাল প্রায় অর্ধেক হয়ে যায়। তাই গুনগত মানের কোন ডিজাইনের জন্য প্রয়োজন মত Heat Sink ব্যবহার জানা জরুরি।

Heat Sink কোথায় ব্যবহার করা প্রয়োজন?

যেকোন ইলেকট্রনিক আইসির ডাটাশীটে এর থার্মাল রেজিস্ট্যান্স এর মান দেয়া থাকে। এটি দেখে আইসিটি একক সময়ে সর্বোচ্চ কী পরিমান তাপ পরিবেশে ছড়িয়ে দিতে পারে তার মান বের করা যায়। সার্কিটের ডিজাইন অনুসারে আইসিতে কী পরিমান তাপ উৎপন্ন হবে তাও ডাটাশীট দেখে বের করা সম্ভব। যদি উৎপন্ন তাপের পরিমান বেশি হয় তাহলে প্রয়োজন হয় হিট সিঙ্কএর।

কী আকারের Heat Sink ব্যবহার করব?

এই হিসাবটি বেশ জটিল তাই আমরা অনলাইনে হিট সিঙ্ক ক্যালকুলেটর টুল ব্যবহার করে হিসাবটি করতে উপদেশ দিব। তবে অবশ্যই থার্মাল পেস্ট বা গ্রিজ ব্যবহার করতে হবে।

থার্মাল পেস্ট ব্যবহার করা কি জরুরি?

Thermal Grease

 

কোন পদার্থের তলই কখনো সম্পূর্ণ মসৃণ হয় না। তাই দুইটি পদার্থের তলের মাঝখানে বাতাস থাকে । ফলে তাপের কার্যকর পরিবহন ব্যাহত হয় আর হিট সিঙ্ক ঠিকমত কাজে লাগে না। তাই দুইটি তলের মাঝে ব্যবহার করতে হয় তাপের সুপরিবাহী এমন কোন পদার্থ যা বাতাসের জন্য কোন জায়গা রাখবে না। এজন্য বাজারে কিনতে পাওয়া যায় থার্মাল পেস্ট। এটি অবশ্যই ব্যবহার করা জরুরি নতুবা হিটসিঙ্ক অনেকটা লোক দেখানো হয়ে দাড়ায়।

কুলিং ফ্যান, লিকুইড কুলিং ইত্যাদি

সবসময় বড় মাপের হিট সিঙ্ক বসানোর জন্য জায়গা নাও থাকতে পারে। যেমন CPU এর ভিতর Processor এর জন্য যে মাপের হিটসিঙ্ক প্রয়োজন তা বসানো সম্ভব হয় না। তখনই প্রয়োজন হয় কুলিং ফ্যান এর মোবাইল ফোনের ভিতর ইদানিং একই কারনে ব্যবহার  করা হয় লিকুইড কুলিং সহ নানা প্রযুক্তি। দ্রুত তাপের পরিবহন করার জন্য এগুলো সত্যিই খুব সুন্দর প্রযুক্তি। তবে সবক্ষেত্রে এগুলো ব্যবহার অনেক সময় খাজনার চেয়ে বাজনা বেশি হয়ে দাড়াতে পারে।

ইলেকট্রিক্যাল আইসোলেশন

হিটসিংক আইসির কোনো ধাতব অংশের সাথে যুক্ত করা হলে সেই অংশটি কোন লিড বা টার্মিনালের সাথে যুক্ত তা ডাটাশীট থেকে দেখে নিতে হবে। সেই টার্মিনালটি যদি গ্রাউন্ডের সাথে শর্ট করা থাকে তবে কোন চিন্তার দরকার নেই। তবে তা যদি গ্রাউন্ড এর সাথে শর্ট করা না থাকে তবে হিট সিংক যুক্ত করার সময় অবশ্যই সিলিকনের আইসোলেশন প্যাড ব্যবহার করতে হবে। তাছাড়া দুর্ঘটনা ঘটে সার্কিটের বা ব্যবহারকারীর ক্ষতি হবার আশংকা থাকে।