突然想问问物理好的同学，显卡200W的功率，是不是100%都变成热能了？

西把拉古

等会儿问老婆,她当年硕导是中科院的黄祖恰.应用物理的.
pavilion 发表于 2010-3-19 22:30

哥们在家说到物理问题估计感觉特卑微

logMsg

呵呵，log兄，就芯片层面上讲，总结一句话就是输入电功转化为其他功，转化中，无效热功占绝大多数。芯片内 ...
racingstar 发表于 2010-3-21 13:29

    我不知道这里的无效功和有效功应该怎么理解

    无论导体、半导体还是绝缘体，内里电子受外加电场驱动定向迁移，行进过程中会受不能移动的晶格阻挡，这个阻力宏观上看就是电阻，不能移动的原子核反过来会受大量电子冲击加速振动，这个加速振动，这就是电势能转化为内能（热能）的根源。热量的产生是必然的，只要有巨量的电子在定向迁移。
   
    空穴（电穴，当年俺教科书上叫空穴）其实就是P型半导体的电子空位，跟电子一样能移动，不过它是正电量，实质上迁移的还是电子。。。。。

   对于半导体的电阻能不能忽略，举个简单的例子，一个功率MOS管，给GS极加大小不同的电压，那么DS之间的沟道就是一个会变化的电阻，DS间加个电源，要计算发热，只要用初中学的欧姆定律就行了。

小苗苗

200W全部是热能的话，早把大家的小腿烤熟了。

racingstar

我不知道这里的无效功和有效功应该怎么理解

    无论导体、半导体还是绝缘体，内里电子受外加 ...
logMsg 发表于 2010-3-21 23:10

呵呵，我考虑的方向是通电前后状态的改变。对于芯片而言，在输入电功的作用下，电子和空穴的移动，使得芯片内部的电势能不断的变化，使电势能产生变化的这部分做功就是有效功。正如您说的一样，电子移动改变芯片电势能的过程中，由于受到阻力的缘故，必然会产生热功，这部分热功就是额外的无效功。另外您说的电势能转换为热能，我不是很明白，势能只跟电子的状态有关，电子的分布改变，电势能就改变，不存在电势能转化为热能的说法。本身电势能改变就需要外有做功输入，在改变电子分布的同时，必然要付出额外的热功，而热功占了绝大部分电功，实际改变和维持电子分布的功是很小的。其实，这跟在重力环境下改变一个物体的位置一样，要让物体升高和降低，我做的功就是物体势能的变化和克服空气阻力做的功，实际有效的做功就是势能的变化，无效做功就是克服空气阻力做的功，只不过在芯片而言，这个‘克服空气阻力做的功’比势能变化要大上好多好多倍。

logMsg

呵呵，我考虑的方向是通电前后状态的改变。对于芯片而言，在输入电功的作用下，电子和空穴的移动，使得芯 ...
racingstar 发表于 2010-3-22 12:47

如果要从电势能看，可以这么理解，给芯片加电，位于芯片电源输入负极的电子群拥有高势能，在外加电场的驱动下迁移到芯片电源正极后，势能降低。
电子（空穴）迁移阻力来自晶格（N型或P型材料的原子除去电子或空穴的那部分结构）间的正（负）电荷引力场，类似原子核对电子的引力，大量电子空穴定向迁移时，晶格在引力场中受到电子群的扰动，于是振动加剧，原子结构的振动加剧意味着芯片的材料的内能增加了。电子们损失的电势能就让整个芯片“热”起来了。

hjspeeder

有用功是电势能，无用功是热能，向外届释放的途径都是通过热传递导出的

racingstar

如果要从电势能看，可以这么理解，给芯片加电，位于芯片电源输入负极的电子群拥有高势能，在外加电场的 ...
logMsg 发表于 2010-3-22 14:30

呵呵，log兄，数电原理我是学过的，PMOS和NMOS的原理是知道的。不过关于原子结构振动的分析，应该已经超过了数电的知识了，按照大物的理解，似乎也说不通，没看到过相关原子结构振动这方面的分析，如果原子核相对固定的话，振动的应该是轨道上的电子，但如果是分析电子的运动的话，得用量子力学的角度去分析，那就是概率分析了，薛定谔方程也是只是知道个公式，没什么了解，毕竟不是专业学习物理的。log兄物理知识确实是丰富，不过芯片做功问题，我还是觉得不需要分析到这么深的微观结构。另外，电势能还是只取决于电子分布，因为电势能是由电场强度决定的，电势能和热能之间并没有转化这种说法，电势能改变的原因是外场强的变化造成的，电势能是和电子的动能相互转化的。

xlem

不可能 世上没有100%

iguana

记号一下该贴。