Tại sao các thiết bị ngừng hoạt động đúng cách trong thời tiết cực lạnh?

Tôi đã nhận thấy rằng rất nhiều điện thoại thông minh nói rằng chúng sẽ không hoạt động dưới -4 độ F (-20 độ C). Bất cứ ai có thể giải thích cho tôi những gì xảy ra khi điện thoại bị lạnh khiến chúng không thể hoạt động?

-4 F là -20C, là giới hạn thấp tiêu chuẩn cho chip và linh kiện điện. Một số trong số đó chỉ là vì rất khó để kiểm tra chip ở nhiệt độ thấp, nhưng có những vấn đề thực sự bạn có thể gặp phải, bao gồm:

• Pin xuống cấp ở nhiệt độ thấp, tùy thuộc vào hóa học của chúng.

  • Điện áp đầu ra của pin thấp hơn, có nghĩa là bạn cần nhiều dòng điện hơn để có cùng công suất

  • Điện trở trong pin có thể tăng. Điện trở được thêm vào có thể làm nóng bảng, nhưng nó cũng gây lãng phí điện năng và làm cho điện áp đầu ra của pin kém ổn định hơn, vì nó sẽ thay đổi theo mức rút hiện tại.

  • Nhiệt gây ra bởi điện trở thêm có khả năng làm hỏng pin, vì bạn đang làm nóng bên trong trong khi bên ngoài lạnh, tạo ra một gradient nhiệt làm tăng thêm áp lực cơ học.

• Chu kỳ nhiệt của các bộ phận có thể trở nên tồi tệ hơn. Mọi thứ vỡ ra khi bạn làm cho chúng lạnh và làm nóng chúng vì sự giãn nở nhiệt. Tôi tin rằng vấn đề này tồi tệ hơn ở nhiệt độ thấp hơn, có thể liên quan đến kim loại trở nên giòn khi chúng rất lạnh.

• Chip có thể vẽ thêm hiện tại ở nhiệt độ thấp. Vấn đề này hợp chất hai cái kia, vì dòng điện trở nên nhiều nhiệt hơn, làm tăng chu kỳ nhiệt.

• Thay đổi thời gian chip. Các mạch kỹ thuật số có các quy tắc thời gian đặc biệt để đảm bảo rằng tất cả các tín hiệu được đặt đúng chỗ vào đúng thời điểm. Hạ nhiệt độ sẽ thay đổi tất cả và có thể tạo ra một điều kiện cuộc đua.

Đối với hầu hết các thiết bị này, màn hình ...

LCD không thích lạnh.

Thông thường, tiêu chuẩn nhân vật LCD và đồ họa module cung cấp một phạm vi nhiệt độ 0 ° C đến + 50 ° C . Tuy nhiên, một số nhà sản xuất màn hình cung cấp các mẫu nhiệt độ cực cao với nhiệt độ hoạt động từ -40 ° C đến +80 hoặc + 85 ° C. Ngoài ra còn có nhiều lựa chọn phiên bản tiêu chuẩn từ -20 ° C đến + 70 °

Nguồn

Các loại OLED mới hơn có khả năng chịu nhiệt tốt hơn nhiều, từ -40 ° C đến + 80 ° C.

Pin không thích lạnh.

Nói chung tất cả các pin mất dung lượng và hiện tại trong thời tiết rất lạnh. (Tuy nhiên, sử dụng chúng thường làm ấm chúng.). Liti có một vấn đề đặc biệt với việc được sạc trong thời tiết rất lạnh .

Ngoài ra, các thiết bị lo ngại về sự ngưng tụ xảy ra bên trong thiết bị từ không khí ẩm đi vào giắc cắm tai nghe, v.v.

Dao động tinh thể có thể không khởi động; hoặc tần số cộng hưởng tinh thể, có hệ số nhiệt độ, có thể nằm ngoài phạm vi Điều khiển tần số tự động (afc) được bảo đảm, cần thiết để đảm bảo các gói dữ liệu bắt đầu trên các khe thời gian dự kiến ​​ngay cả sau vài giờ hoạt động và trượt pha.

Để thêm 2 xu của tôi vào tất cả các câu trả lời tuyệt vời (không chỉ áp dụng cho các thiết bị điện tử mà nói chung là tất cả các thiết bị điện) - việc giảm nhiệt độ dẫn đến thay đổi điện trở vật liệu (cụ thể là đối với kim loại chúng trở nên kém bền hơn), trong khi điều này có vẻ như điều nhỏ, trong thiết bị công nghiệp đây là một trong những mục chiếm. Các thiết bị điện tử sẽ bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi vì nhiều vi mạch dựa vào điện trở giữa một số dòng của chúng có giá trị cụ thể, nếu giá trị đó thay đổi, vi mạch có thể bắt đầu hoạt động sai hoặc tắt hoàn toàn.

Mạch tương tự cũng có thể có vấn đề ở nhiệt độ thấp. Điện trở thay đổi theo nhiệt độ, và điện áp ngưỡng của bóng bán dẫn cũng vậy. Nếu một điện áp tham chiếu hoặc dòng điện đi ra khỏi thông số kỹ thuật, nó có thể ảnh hưởng đến các mạch tương tự khác phụ thuộc vào nó (như ADC hoặc bơm tích điện).

Khi bạn mô phỏng một thiết kế và (sau này) mô tả đặc tính và kiểm tra phần cứng, bạn phải chọn giới hạn dưới cho nhiệt độ. Có thể không có bất kỳ vấn đề thực tế nào nếu bạn xuống thấp hơn nhiệt độ đó một chút, nhưng nhà sản xuất chỉ có thể đảm bảo hoạt động chính xác nếu bạn ở trong giới hạn được kiểm tra.

Điều đó đang được nói, đối với điện thoại thông minh, pin và màn hình có lẽ là mối quan tâm lớn hơn, như các câu trả lời khác cho thấy.

Khi bạn đi vào con số âm, mọi thứ bắt đầu chậm lại, có một thứ gọi là ABSOLUTE ZERO là 0 độ Kelvin hoặc âm 273 C. @ 0 Kelvin không có gì chuyển động, kể cả proton và electron, về cơ bản nó sẽ đóng băng điện (không chắc điều gì xảy ra với photon ). Cuối cùng, tốc độ chip sẽ chậm lại nhưng không cùng tốc độ nên mất đồng bộ hóa.

2 xu của tôi là có một "Phương trình Diode" (google nó!) Bao gồm dòng điện, điện áp và nhiệt độ. Vì vậy, một hành vi bán dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ . Hữu ích trong một nhiệt kế kỹ thuật số, nhưng phải được chống lại bằng cách thêm các nguyên tố vi lượng và phép thuật khác của các nhà sản xuất chip thông thường để làm cho chúng hoạt động "thẳng". Nhưng điều này chỉ hoạt động trong một temp hạn chế. phạm vi tùy thuộc vào ngân sách và sử dụng. Vì vậy, tôi đoán rằng có thể tạo ra một chiếc điện thoại chỉ hoạt động tốt trong khoảng từ -220C đến -150C.