ＣＰＵやＨＤＤは冷やすと安定するのはなぜですか？

ふと疑問に思い質問させていただきます。

パソコンのＣＰＵやＨＤＤ（これらに限らず、電子機器全般）は
冷やすことで安定しますよね。こういうものだと言ってしまえば
それまでなんですが、何故冷やすと安定するんですか？

ネットで調べてみましたが、初歩的過ぎるのか、コレというのが
見つからず、もやもやしてます。

ご存知の方、ご教示ください。

No.8 ベストアンサー 回答者： pineville 回答日時： 2009/08/20 15:33

中学の理科の授業で、電流の正体は電子の流れであり、電子は原子とぶつかりながら導体中を移動して行く、なんて習いませんでしたか？

通常の導体では温度が高くなると、原子の振動が大きくなるために電子は移動しにくくなる＝電流は流れにくくなります。
しかし、CPU／メモリ／各種コントローラに使用される半導体チップの場合、この原子振動よりも熱で励起される電子（熱電子）の
供給効果のほうが大きいために、温度が高くなると電流は流れやすくなります。
すると電源投入 → 電気が流れる　→ 発熱する → もっと電気が流れる → さらに発熱する ...
というサイクルになり、限界に達したところで回路が焼損します。　そこまで行かずとも誤動作し始めます。

従って、半導体製品には推奨動作条件として最大温度（Tmax）や最大消費電力（許容損失）が規定されていて、
使用時にはそれ以下になるようにファンや放熱フィンを装着して冷却します。
（なんせ最近のCPUの熱密度は原子炉並みと言われますからね）
他にもHDDのように機械的な駆動部分を持つものは、熱による部品の物理的な膨張の影響を受けますし（自動車のエンジンと同様）、
基板上のコンデンサのように熱で化学的な劣化が進んでしまうものもあります。

このような理由から電子機器全般は冷やすと安定するのです。
パソコンなんかは各部品単位で冷却しますが、業務用のサーバールームなどになると部屋全体も冷房で冷やします。

この回答へのお礼

鳥肌が立ちました！！知りたかったことズバリです！！
熱暴走ってそうやって起こるんですね。
質問の仕方も漠然として分かりにくかったのに・・・
読み取ってもらえてうれしいです。
ありがとうございました。

お礼日時：2009/08/20 16:21

No.9 回答者： Tasuke22 回答日時： 2009/08/20 15:38

電子機器に限りません。

人間も熱くなると、訳の分からないことを口走り始め
ますので、頭を冷やせ、と言われます。安定します。

この回答へのお礼

確かに！！
＾＾；
ありがとうございました。

お礼日時：2009/08/20 16:38

No.7 回答者： JavaJavax2 回答日時： 2009/08/20 15:14

温度によりCPUやメモリを構成している素子の特性が変化してしまうからです。

が答えかな。温度が下がると元にもどる？
とすると＃５は間違いかもしれませんね。

間違ってたらすみません。

この回答へのお礼

なるほど～物理的に素子の特性が変われば、
当然機器としての誤動作に繋がりますね。
３回も書き込んでいただき、ありがとうございました。

お礼日時：2009/08/20 16:36

No.6 回答者： hstk_i 回答日時： 2009/08/20 15:13

CPUやHDDなどは電気を流すことで制御されています。

つまり物理的な現象をもとに動いているんですね。そして、その挙動は温度にもある程度左右されるんです。

当然、PCなどはそこまで高い温度で使われることは想定されていないので、設計の段階では常温での使用の際に正しく動くことを重視して設計しており、それ以上の温度では「ある一定の温度」まで正しく動けば問題ないとされています。この「ある一定の温度」を越えてしまったり、その温度近くになると正しい挙動はしなくなる可能性が高くなります。

ただし、PCを長時間使用していたりすると熱を発し「ある一定の温度」に徐々に近づいて行くことも有ります。そこで出来るだけ冷やしてあげることが重要になってくるのです。

※もしご質問の意図が「なぜある一定の温度を超えると挙動がおかしくなるのか」ということでしたら電子機器を構成する素子（例えばトランジスタ）の温度に対する特性を調べてみるといいと思います。

この回答へのお礼

早速のご回答ありがとうございました。
質問が漠然としてて申し訳ないです。
まさに※以下が意図するところでした。
ただ、ネット検索のワードとして、とても参考になりました。
（深入りすると、難しそうな分野ですね＾＾；）

お礼日時：2009/08/20 16:31

No.5 回答者： JavaJavax2 回答日時： 2009/08/20 15:08

付記

No.4 回答者： SilverThaw 回答日時： 2009/08/20 15:06

簡単に説明すると、

温度によりCPUやメモリを構成している素子の特性が変化してしまうからです。
本来は電気が流れてはいけないのに、勝手に電気が流れてしまったり逆に電気が流れなくなってしてしまい、正常に動作しなくなってしまうことです。
HDDは磁力によってデータを保持していますが、磁力は熱によって失われてしまいます。
また、それ以外のコンデンサなどの部品も耐えられる温度というものが存在します。
それらの観点からも冷却が必要です。

この回答へのお礼

誤動作の説明も知りたいところでしたので、
とても参考になりました。
温度により使われているパーツに電気が流れたり、
流れなかったりということがあるんですね。
早速のご回答ありがとうございました。

お礼日時：2009/08/20 16:24

No.3 回答者： JavaJavax2 回答日時： 2009/08/20 14:54

参考　コンデンサ

http://u.ebeta.jp/abcd

この回答へのお礼

なるほど～。コンデンサって、中が液体のものもあるんですね。
熱により液漏れ、膨張で機器破損につながるわけですね。
なぜ熱暴走するのかは他の方の回答でスッキリしました。
ご回答ありがとうございました。

お礼日時：2009/08/20 16:16

No.2 回答者： october12 回答日時： 2009/08/20 14:52

CPUというのは、PCの中でも熱を発します。

そのため、冷却してあげないと、マザーボード、最悪CPUすらも壊す恐れがあるからです。聞いた話によると、CPUの熱は、フライドポテトが揚げられるくらい熱いそうです。HDDは、CPUのように、熱を発します。そして、OSの基が入っている部位でもあります。そのため、ここが熱暴走すると、OSのデータを読み取れなくなる恐れがあるのです。ですから、CPUを冷却してあげて、なんとか破壊兵器にならないようにしてあげ、且つ、HDDを冷却することで、データの読み取りがより円滑になるのです。

この回答へのお礼

早速のご回答ありがとうございました。
なぜ熱暴走するのかが知りたいところでした。
他の方の回答でスッキリしました。
ありがとうございました。

お礼日時：2009/08/20 16:09

No.1 回答者： Us-Timoo 回答日時： 2009/08/20 14:43

パソコンに限らず電子機器は熱によわいからです。

つまり、冷やすと安定するのではなく
機器自身が電気を消費することにより
蓄熱して熱暴走するのを防ぐ為に
『放熱』するのが目的で冷やしているだけです。

この回答へのお礼

早速のご回答ありがとうございました。
なぜ熱暴走するのかが知りたいところでした。
他の方の回答でスッキリしました。
ありがとうございました。

お礼日時：2009/08/20 16:07