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芯片将电能转化成了什么能?电源可把什么能转化为电能

作者:机械网
文章来源:本站

  芯片也叫集成电路(integrated circuit, IC)、微电路(microcircuit)、 微芯片(microchip)、芯片(chip)等名称,在电子学中是一种把电路(主要包括半导体设备,也包括被动组件等)小型化或微型化的方式,并制造在半导体芯片表面上。

  即,芯片就是一片微缩版的电子电路,所以它可将电能转化成如下三方面的能量:

  1.?首先,任何电路都要发热,芯片的电阻非常的低,但是它并不是超导体,所以也会将电能的一部分转化成热能,使芯片发热。这就是电脑上是的CPU为何要装风扇的原因。

  2.?其次,芯片里集成的是数字电路,而数字电路是用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路。即芯片是将电信号转化成了二维码(或其它多位码)数字信号,也就是我们所说的“0”、“1”信号的装置。而这种二维码(或其它多位码)信号一般是由微波或电脉冲构成。所以芯片又将一大部分电能转化成了微波能或脉冲能。

  3.?其三,任何电路只要有电流流过,就会在其周围产生磁场,而这种磁场能又通过空间传播损失于空间中,因此芯片也会通过磁能的方式损失很小一部分能量。

  很高兴可以回答这个问题,接下来我简单分析下我的理解,希望可以帮助到大家。

  芯片的运行是离不开电能的,芯片是在电能的驱动下完成工作,并释放能量。这里所说的“能量”,主要包括两种,一种是热能,一种是电磁波。

  芯片在运行过程中,由于介质不是超导体,会造成一定的能量损耗,这部分能量就会以热能的形式释放出来,这也是为什么手机在长时间使用后会发烫的原因。

  芯片的工作本质就是对信息进行处理,把无序的信息变成有序的信息。信息可以用熵(entropy)来衡量的。在芯片的运行过程中,bit会根据指令的要求,设定为0或1,这样系统的信息就会变得有序,这就是一个熵减的过程,也是能量转化的过程。

  兰道尔认为,在计算中不需要的信息是一种浪费,需要做功来去除。在温度为T的条件下,删除寄存器中一个比特的信息,最少需要的能量是 (E≥kTln2) k为波兹曼常数 室温下(25℃ 298K)擦除一个bit需要的能量为2.85^10-21J。兰道尔原理的重要意义是在信息理论和热力学之间建立起一个基本联系。这一原理也已经成为信息处理热力学的重要基础之一。

  现实世界中,信息是要通过介质来呈递的,而在现有的技术下,这个介质就是电,实现的方式就是用半导体集成电路。我们通过电位的高低来表示是1还是0。那么维持并改变这个电位,都需要克服半导体的物理属性;如果把这个电信号传递出去,就不能忽略电子在导体流动过程中电阻产生的消耗;也正是由于有电阻,电流流过会发热,为了防止过热对半导体的属性造成不利影响,又需要引入散热机制,比如用风扇散热,把这些能量都加起来,自然会远远大于改变熵的能量了。

  

芯片将电能转化成了什么能?电源可把什么能转化为电能

  其实从整个计算机的发展史来看,从机械计算机,到电子管计算机,到现在的半导体计算机,再到未来可能的超导计算机、量子计算机,人类一直在试图减小信息介质的能量消耗,从而造出更高效,更快速的计算机,这是一个漫长过程,需要更多的科学家为此努力付出。

  以上是我个人的理解和想法,如有不足之处,还请大家多多指教,喜欢的可以点赞关注下,谢谢!

  主要是动能与发热

  也是电能,叫执行机构。

  

芯片将电能转化成了什么能?电源可把什么能转化为电能

  芯片?核心那粒小部件,机器中(如手机)关键那小片另件,叫cpU,也叫核。原理很简单,是半导体门电路(0与1,数码运算器),是集成块的集成块,但说简单容易,做起来难,做得小又可靠稳定更难。

  其实也不必做那么小,因为电池屏幕等许多部件也无法做小,屏幕做小就无意义了。

  芯片将电能转化为 1.热能 2.电磁能。 根据能量守恒定律 输入=电能 输出=热能+ 电磁能。 其中电池能在部分芯片上可能还会把电磁能转换为机械能, 如电磁开关,散热风扇。

  计算过程也是一个发热过程,需要水冷风冷进行降温。水冷风冷本身又需要马达动力,马达有风,有液体循环,还带来机箱振动。

  CPU本身电路也是有电阻的,只要有电流通过,必定会产生热能。计算能力越强,需要的冷却系统越是强大。

  除了各个发热装置,液晶显示器还需要发光。声卡还通过喇叭变为声音。

  硬盘需要通过转动来寻找磁道,硬盘还有很强的振动。

  这些能量转换无处不在。

  热能

  手机、电脑,或者使用芯片的其它设备,其电能通过芯片被消耗一部分,也有的转化成光能、声波、电磁波,或者其它形式能量。

  

芯片将电能转化成了什么能?电源可把什么能转化为电能

  芯片的工作原理是这样的:芯片内部集成了大量的复杂逻辑电路,启动后芯片经过自己的运算,把指令分发给不同功能模块去执行。如:需要声音的喇叭,照明的手电筒,相机的补光灯,冷却的风扇,光暗时自动调节的屏幕亮度,GPS定位,WIFI链接……但大部分应该是芯片在运算过程中的消耗。

  芯片,顾名思义就是指半导体芯片,包括CPU芯片,音视频解码芯片,光电转换芯片功率模块芯片。总的来说芯片和外围电路完成信号传输,分配,转换,小电流控制大电流,电变光,光变电的作用,同时产生热量,字面上回答你的问题,就是转化为热量了。

  大部分电能转化成热能。所以要在芯片上安个散热器。

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