Tam olarak “yıpranmış” ve ısıdan zarar gören nedir?


11

Sıcaklığın elektronik için kötü olduğu oldukça yaygın bir bilgidir. Sürekli yüksek sıcaklık, bilgisayar parçalarının kendiliğinden aşırı ısınmasalar bile beklenen ömrünü azaltır.

Örneğin, bir PC'de bir bileşeni izole eden, normal hava akışından "kesen" toz varsa. Yüksek sıcaklıklarda daha yüksek "aşınma" yaşayan nedir? Parçaların daha hızlı arızalanması olarak adlandırılan sıvı kapasitörlerin, basınç oluşturma ve sonuçta sızıntı nedeniyle çalışma sıcaklığı daha yüksek olduğunu gördüm. Bu doğru mu? Ama elbette, başka birçok şey var mı? Biraz isim verebilir misiniz?


1
İstisna: vakum tüpleri. (Kısmen) çalışmak için ısıtmalı! :)
Kaz

Yanıtlar:


10

Gerçekten iki farklı tipte sıcaklık stresi vardır, döngüsel ve sürekli ısı.

Hemen hemen her parça, çok sayıda sıcaklık çevriminden kaynaklanan arızalara karşı hassastır. Bir parçadaki her farklı malzeme türü, farklı oranlarda genişler ve daralır. Tabii ki paketler bunu karşılamak üzere tasarlanır ve malzemeler yaygın termal genleşme tepkileri için seçilir veya özel olarak formüle edilir, ancak yine de gerilimler meydana gelir. Nihayetinde yeterince ileri geri uygulanan bu stresler bir şeyleri kıracaktır.

Sürekli ısı farklıdır. Silikon yarı iletken olmayı durdurur ve bu nedenle silikon transistörler yaklaşık 150 ° C'de çalışmayı durdurur. Bir IC'yi bu sıcaklığa kadar ısıtmak, amaçlandığı gibi çalışmadığı için doğrudan zarar vermez. Bununla birlikte, "amaçlandığı gibi çalışmaz", daha sonra daha fazla ısıya neden olan aşırı akımları içerebilir. Sonunda bir şey erir ve parça geri döndürülemez şekilde hasar görür. Modern işlemciler gibi bazı yongalar o kadar yüksek yoğunluğa sahiptir ki, kalıptan birkaç saniye bile ısıdan kurtulmamak bir şeyin erimesine neden olabilir. Bir havya ucuna kıyasla üst düzey bir işlemci kalıbının boyutunu düşünün ve daha sonra kalıba dökülen 10s Watt olabileceğini ve lehim demirinin aynı güç seviyesinde lehim eritme sıcaklıklarına ulaştığını düşünün. Isıdan kurtulmak, bu tür yongalarla ilgili önemli bir sorundur. Bu nedenle, günümüzde entegre ısı alıcıları ve fanları ile geliyorlar. Isı emicisini ve fanı çıkarın; işlemciniz kısa sürede kızartır. Veya kendini korumak için kendini kapatır. Her iki durumda da, bilgisayarınız çalışmayacak.

Elektrolitik kapasitörler, zamanla doğal olarak kötüleşmeleri nedeniyle diğer elektronik bileşenlerin çoğundan farklıdır. Isı bunu hızlandırır. 100 ° C'de bir elektrolitik kapağın, bisiklet olmadan bile çalıştırılması, 50 ° C'de olduğundan çok daha hızlı bozunacaktır.


youtube.com/watch?v=y39D4529FM4 1997 dönemindeki 3 CPU'dan soğutucuların çıkarılması ve ortaya çıkan sıcaklıkların (dumanla) ölçülmesi.
Jim Garrison

5

Hiç kimse elektromigrasyondan bahsetmedi, o yüzden eklememe izin verin. Elektromigrasyon nedeniyle entegre devre kablolarının arızalanması sıcaklık ile hızlanır ve açma / kapama döngülerinden bağımsızdır.


3

Bir transistör aynı sürekli sıcaklıkta çalışıyorsa, aslında uzun yıllar güvenilir bir şekilde çalışacaktır. Parçaların sürekli ısıtılması ve soğutulması, cihaz içindeki farklı malzemelerin eşit olmayan termal genleşmesi nedeniyle mikro çatlaklara neden olur. Bu yüzden tüp televizyonlar, TV kapalıyken bile düşük voltajda sabit bir ızgara ısıtıcıya sahip olmak için gelişmiştir. Sıcaktan soğuğa, soğuktan sıcaklığa günde birkaç kez, birkaç yılda 10.000 döngü ... TV'lerin başarısız olmasına neden olan şey budur.

Bu gerçek, ünlü Arrhenius denklemini ortadan kaldırmak değildir (sıcaklığın daha yüksek arıza oranı fonksiyonu). Bahsettiğiniz kapasitör gibi çoğu fiziksel parça Arrhenius denklemine uymaktadır. Bazı cihazlar için bisikletin sıcaklıktan daha fazla bir arıza nedeni olduğunu belirtmek gerekir.

Benim tek endişem, lütfen birisi Lockheed MTBF adamlara bu gerçeği söyle. Buradaki güvenilirlik denklemleri döngü sayısı faktörüne sahip değildir, bu yüzden bazı uyduların neden başarısız olduğunu ve bazılarının neden olmadığını merak ederler.


1
İlk paragrafınıza katıldığımdan emin değilim. Sabit yüksek sıcaklık , anekdot kanıtlarınıza rağmen, transistörler için arıza oranını artırır. Ve tüpleri sıcak tutmak ... bu, diğer bileşenlerin sıcaklık döngüsünden ziyade soğuk bir filament için ani akım ile ilgili bir sorun olabilir mi? Son olarak, son derece başarılı bir havacılık şirketindeki mühendislerin aptal olduğu yönündeki önerinizin kibirli ve saygısız olduğunu düşünüyorum. Ve hayır, orada çalışmıyorum.
Joe Hass

3

Isının parçaların bozulmasında rol oynadığı birkaç örneği düşünebilirim:

1) Elektrolitik kapasitörler, kaçtığınız gibi. Elektrolit zaman içinde yavaşça buharlaşır ve bu buharlaşma parçanın sıcaklığı ile hızlanır (hem çevresel hem de ESR kayıplarından kendi kendine üretilen).

2) Optokuplörler yaşlandıkça TO (akım transfer oranı) degradasyonundan muzdariptir; bu, tasarımın izin verdiği ölçüde zayıf bir şekilde sürülerek ve TO kaybı için tasarımda ek yüke sahip olarak makul bir şekilde kontrol edilebilir.

3) Sınıf II seramik kapasitörler dielektrik yaşlanmaya maruz kalır ve zamanla kapasitans kaybederler. Bu, Curie noktasının ötesindeki parçaları birkaç saat ısıtarak 'düzeltilebilir', ancak bu parça devrede olduğunda yapabileceğiniz bir şey değildir. (Johansen Dielectrics , sıcaklığın bu yaşlanmada rol oynadığını iddia ediyor , ancak herhangi bir sabit veri sağlamıyor)

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.