อะไรที่ทำให้“ ชำรุด” และเสียหายจากความร้อน?


11

มันเป็นความรู้ทั่วไปที่ว่าความร้อนไม่ดีสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุณหภูมิที่สูงอย่างต่อเนื่องจะลดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนคอมพิวเตอร์ถึงแม้ว่าจะไม่ได้รับความร้อนสูงเกินไป

ตัวอย่างเช่นหากมีฝุ่นที่หุ้มส่วนประกอบในพีซีให้ "ตัดออก" จากกระแสอากาศปกติ อะไรคือประสบการณ์ที่ "สึกหรอ" ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น ฉันเคยเห็นตัวเก็บประจุเหลวที่กล่าวถึงว่าชิ้นส่วนล้มเหลวเร็วขึ้นอุณหภูมิการทำงานที่สูงขึ้นก็เพราะการสร้างแรงดันและทำให้เกิดการรั่ว ถูกต้องหรือไม่ แต่แน่นอนมีอะไรอีกหลายอย่าง? คุณช่วยบอกชื่อได้ไหม


1
ข้อยกเว้น: หลอดสุญญากาศ (บางส่วน) ความร้อนเพื่อที่จะทำงาน! :)
Kaz

คำตอบ:


10

มีความเครียดจากอุณหภูมิที่แตกต่างกันสองประเภทคือการปั่นจักรยานและความร้อนที่ยั่งยืน

ส่วนใดส่วนหนึ่งมีความอ่อนไหวต่อความล้มเหลวจากวงจรอุณหภูมิจำนวนมาก วัสดุแต่ละประเภทที่แตกต่างกันในส่วนหนึ่งจะขยายและทำสัญญาด้วยอัตราที่แตกต่างกัน แน่นอนว่าแพคเกจได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับสิ่งนี้และวัสดุที่ถูกเลือกหรือสูตรเฉพาะสำหรับการตอบสนองการขยายตัวทางความร้อนทั่วไป แต่ความเครียดที่เกิดขึ้นยังคงอยู่ ในที่สุดความเครียดเหล่านั้นจะถูกนำไปใช้ครั้งแล้วครั้งเล่าจะทำลายบางสิ่งบางอย่าง

ความร้อนที่คงอยู่นั้นแตกต่างกัน ซิลิคอนหยุดเป็นเซมิคอนดักเตอร์และดังนั้นซิลิคอนทรานซิสเตอร์จึงหยุดทำงานที่อุณหภูมิประมาณ 150 ° C การทำความร้อนไอซีไปที่อุณหภูมินั้นจะไม่ทำร้ายโดยตรงนอกจากนั้นจะไม่ทำงานตามที่ตั้งใจ อย่างไรก็ตามการ "ไม่ทำงานตามที่ตั้งใจ" อาจรวมถึงกระแสที่มากเกินไปซึ่งจะทำให้เกิดความร้อนมากขึ้น ในที่สุดบางสิ่งก็ละลายและชิ้นส่วนเสียหายอย่างถาวร ชิปบางตัวเช่นโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยมีความหนาแน่นสูงเช่นนั้นซึ่งไม่สามารถกำจัดความร้อนได้แม้แต่สองสามวินาทีจากแม่พิมพ์อาจทำให้บางสิ่งบางอย่างละลายได้ พิจารณาขนาดของตัวประมวลผลระดับไฮเอนด์ที่ตายแล้วเมื่อเทียบกับปลายหัวแร้งแล้วพิจารณาว่าอาจมี 10s Watts เทลงในแม่พิมพ์และหัวแร้งจะมีอุณหภูมิบัดกรีที่ละลายที่ระดับพลังงานเดียวกัน การกำจัดความร้อนเป็นปัญหาสำคัญของชิปดังกล่าว นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาถึงมาพร้อมกับชุดระบายความร้อนและพัดลมในปัจจุบัน ถอดชุดระบายความร้อนและพัดลมและโปรเซสเซอร์ของคุณเป็นขนมปังปิ้งในระยะเวลาอันสั้น หรือปิดตัวเองเพื่อปกป้องตัวเอง ไม่ว่าพีซีของคุณจะไม่ทำงาน

ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลติกนั้นแตกต่างจากส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ส่วนใหญ่ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะไม่ดีตามกาลเวลา ความร้อนเร่งสิ่งนี้ การวิ่งด้วยไฟฟ้าที่อุณหภูมิ 100 ° C แม้จะไม่มีการปั่นจักรยานก็จะทำให้อุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็วกว่าที่ 50 ° C


youtube.com/watch?v=y39D4529FM4ลบฮีทซิงค์ออกจากซีพียูยุค 3 ปี 1997 และการวัดอุณหภูมิที่เกิดขึ้น (ด้วยควัน)
Jim Garrison

5

ไม่มีใครได้กล่าวถึงการใช้ไฟฟ้า ความล้มเหลวของการเดินสายวงจรรวมเนื่องจากการตรวจจับด้วยไฟฟ้าจะถูกเร่งด้วยอุณหภูมิและไม่ขึ้นกับวงจรเปิด / ปิด


3

หากทรานซิสเตอร์ทำงานที่อุณหภูมิต่อเนื่องเท่ากันจริง ๆ แล้วจะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือเป็นเวลาหลายปี การทำความร้อนและระบายความร้อนอย่างต่อเนื่องของชิ้นส่วนทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนของวัสดุที่แตกต่างกันภายในอุปกรณ์ นี่คือสาเหตุที่โทรทัศน์หลอดพัฒนาขึ้นเพื่อให้เครื่องทำความร้อนกริดคงที่ที่กำลังไฟต่ำแม้ในขณะที่ทีวีปิดอยู่ ร้อนถึงเย็นเย็นถึงร้อนหลายครั้งต่อวัน 10,000 รอบในไม่กี่ปี .... นั่นคือสิ่งที่ทำให้ทีวีล้มเหลว

ความจริงข้อนี้ไม่ใช่การแยกสมการ Arrhenius ที่มีชื่อเสียงออกมา (ฟังก์ชั่นอัตราความล้มเหลวที่สูงขึ้นของอุณหภูมิ) ชิ้นส่วนทางกายภาพส่วนใหญ่เช่นตัวเก็บประจุที่คุณพูดถึงให้ปฏิบัติตามสมการของ Arrhenius มีความจำเป็นต้องชี้ให้เห็นว่าสำหรับอุปกรณ์บางอย่างการขี่จักรยานเป็นสาเหตุของความล้มเหลวมากกว่าอุณหภูมิ

ข้อกังวลเดียวของฉันโปรดมีคนบอกความจริงข้อนี้ให้กับพวก MTBF ที่ Lockheed สมการความน่าเชื่อถือไม่มีปัจจัยรอบจำนวนดังนั้นพวกเขาเพียงแค่สงสัยว่าทำไมดาวเทียมบางดวงจึงล้มเหลว


1
ฉันไม่แน่ใจว่าฉันเห็นด้วยกับย่อหน้าแรกของคุณ อุณหภูมิที่สูงอย่างต่อเนื่องจะเพิ่มอัตราความล้มเหลวของทรานซิสเตอร์แม้จะมีหลักฐานพอสมควรของคุณ และรักษาความอบอุ่นของหลอด ... นี่อาจเป็นปัญหากับกระแสไหลเข้าสู่ไส้หลอดเย็นมากกว่าการปั่นด้วยอุณหภูมิของส่วนประกอบอื่น ๆ ? ในที่สุดฉันคิดว่าข้อเสนอแนะของคุณว่าวิศวกรใน บริษัท การบินและอวกาศที่ประสบความสำเร็จสูง ๆ นั้นโง่เขลาและหยิ่งผยอง และไม่ฉันไม่ได้ทำงานที่นั่น
Joe Hass

3

ฉันนึกถึงตัวอย่างเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่ความร้อนมีบทบาทในการย่อยสลายชิ้นส่วน:

1) ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าตามที่คุณต้องการ อิเล็กโทรไลต์จะระเหยอย่างช้าๆเมื่อเวลาผ่านไปและการระเหยนี้จะถูกเร่งโดยอุณหภูมิของชิ้นส่วน (ทั้งสิ่งแวดล้อมและสร้างขึ้นเองจากการสูญเสีย ESR)

2) ออปโตคัปเปลอร์ต้องทนทุกข์ทรมานจากการสลายตัวของ CTR (อัตราส่วนการถ่ายโอนปัจจุบัน) ตามอายุ; สิ่งนี้สามารถควบคุมได้อย่างสมเหตุสมผลโดยการผลักดันพวกเขาอย่างอ่อนแอตามที่การออกแบบจะอนุญาตและมีค่าใช้จ่ายในการออกแบบสำหรับการสูญเสีย CTR

3) Class-II ตัวเก็บประจุเซรามิกประสบกับอายุอิเล็กทริกการสูญเสียความจุเมื่อเวลาผ่านไป สิ่งนี้สามารถ 'คงที่' ได้โดยให้ความร้อนกับชิ้นส่วนผ่านจุดคูรี่ของพวกเขาเป็นเวลาสองสามชั่วโมง แต่นี่ไม่ใช่สิ่งที่คุณสามารถทำได้เมื่อชิ้นส่วนนั้นอยู่ในวงจร (Johansen Dielectrics อ้างว่าอุณหภูมิมีบทบาทในการแก่ชรานี้ แต่ไม่ได้ให้ข้อมูลที่ยากใด ๆ )

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.