Chính xác thì cái gì đã bị hao mòn và bị hư hại bởi nhiệt?

Đó là kiến ​​thức khá phổ biến rằng nhiệt là xấu cho điện tử. Nhiệt độ cao liên tục đó làm giảm tuổi thọ dự kiến ​​của các bộ phận máy tính ngay cả khi chúng không quá nóng mỗi giây.

Ví dụ, nếu có bụi cách điện một thành phần trong PC, hãy "cắt nó" khỏi luồng khí thông thường. Cái gì mà trải nghiệm "mặc" cao hơn ở nhiệt độ cao hơn? Tôi đã thấy các tụ điện lỏng được đề cập là các bộ phận không hoạt động nhanh hơn, tính khí hoạt động của chúng càng cao, do xây dựng áp suất và dẫn đến rò rỉ. Đúng không? Nhưng chắc chắn, có nhiều thứ khác? Bạn có thể kể tên một số?

Thực sự có hai loại khác nhau của căng thẳng nhiệt độ, chu kỳ và nhiệt duy trì.

Bất kỳ phần nào cũng dễ bị hỏng từ số lượng lớn chu kỳ nhiệt độ. Mỗi loại vật liệu khác nhau trong một phần mở rộng và hợp đồng ở các mức giá khác nhau. Tất nhiên các gói được thiết kế để phù hợp với điều này, và các vật liệu được chọn hoặc được xây dựng cụ thể cho các phản ứng giãn nở nhiệt phổ biến, tuy nhiên căng thẳng xảy ra. Cuối cùng, những căng thẳng được áp dụng qua lại đủ lần sẽ phá vỡ một cái gì đó.

Duy trì nhiệt là khác nhau. Silicon ngừng là chất bán dẫn và bóng bán dẫn silicon do đó ngừng hoạt động, ở khoảng 150 ° C. Làm nóng IC đến nhiệt độ đó sẽ không gây hại trực tiếp cho nó, ngoài việc nó không hoạt động như dự định. Tuy nhiên, "không hoạt động như dự định" có thể bao gồm dòng điện quá mức, sau đó gây ra nhiều nhiệt hơn. Cuối cùng một cái gì đó tan chảy và một phần bị hư hỏng không thể phục hồi. Một số chip, như bộ xử lý hiện đại, có mật độ cao đến mức không thoát khỏi nhiệt trong một vài giây từ khuôn có thể khiến thứ gì đó tan chảy. Hãy xem xét kích thước của một bộ xử lý cao cấp so với đầu của một que hàn, và sau đó xem xét rằng có thể có 10 giây Watts được đổ vào khuôn, và sắt hàn sẽ có nhiệt độ nóng chảy hàn ở cùng mức năng lượng đó. Loại bỏ nhiệt là một vấn đề lớn với những con chip như vậy. Đó là lý do tại sao chúng đi kèm với tản nhiệt tích hợp và quạt ngày nay. Tắt tản nhiệt và quạt, và bộ xử lý của bạn sẽ nướng trong thời gian ngắn. Hoặc, nó tự tắt để bảo vệ chính nó. Dù bằng cách nào, PC của bạn sẽ không chạy.

Tụ điện phân khác với hầu hết các linh kiện điện tử khác ở chỗ chúng vốn đã bị hỏng theo thời gian. Nhiệt tăng tốc này. Chạy nắp điện phân ở 100 ° C, ngay cả khi không đi xe đạp, sẽ làm giảm tốc độ nhanh hơn nhiều so với ở 50 ° C.

Không ai đề cập đến điện từ vì vậy hãy để tôi thêm điều đó. Lỗi của hệ thống dây mạch tích hợp do điện động lực được tăng tốc bởi nhiệt độ và không phụ thuộc vào chu kỳ bật / tắt.

Nếu một bóng bán dẫn hoạt động ở cùng nhiệt độ liên tục, nó thực sự sẽ chạy đáng tin cậy trong nhiều năm. Việc làm nóng và làm lạnh liên tục các bộ phận gây ra các vết nứt nhỏ do sự giãn nở nhiệt không đều của các vật liệu khác nhau trong thiết bị. Đây là lý do tại sao TV ống đã phát triển để có một lò sưởi lưới không đổi ở công suất thấp ngay cả khi TV tắt. Nóng đến lạnh, lạnh đến nóng nhiều lần trong ngày, 10.000 chu kỳ trong vài năm .... đó là nguyên nhân khiến TV thất bại.

Thực tế này không phải để phá vỡ phương trình Arrhenius nổi tiếng (hàm tỷ lệ thất bại cao hơn của nhiệt độ). Hầu hết các bộ phận vật lý, như tụ điện mà bạn đề cập, tuân theo phương trình Arrhenius. Cần phải chỉ ra rằng, đối với một số thiết bị, đạp xe là nguyên nhân gây ra sự cố nhiều hơn nhiệt độ.

Mối quan tâm duy nhất của tôi, xin vui lòng ai đó nói sự thật này với các anh chàng MTBF tại Lockheed. Phương trình độ tin cậy không có yếu tố số chu kỳ nên họ chỉ "tự hỏi" tại sao một số vệ tinh thất bại và một số thì không.

Tôi có thể nghĩ về một vài ví dụ trong đó nhiệt đóng vai trò trong sự xuống cấp của các bộ phận:

1) Tụ điện, như bạn đã trốn tránh. Chất điện phân từ từ bay hơi theo thời gian và sự bay hơi này được tăng tốc bởi nhiệt độ của bộ phận (cả môi trường và tự tạo từ tổn thất ESR).

2) Bộ ghép nối bị suy giảm TLB (tỷ lệ truyền hiện tại) khi có tuổi; điều này có thể được kiểm soát một cách hợp lý bằng cách điều khiển chúng yếu như thiết kế sẽ cho phép và có chi phí hoạt động trong thiết kế do mất TLB.

3) Tụ gốm loại II bị lão hóa điện môi, mất điện dung theo thời gian. Điều này có thể được 'cố định' bằng cách làm nóng các bộ phận qua điểm Curie của chúng trong vài giờ, nhưng đây không phải là điều bạn có thể làm khi bộ phận này hoạt động. (Johansen Dielectrics tuyên bố nhiệt độ đóng một vai trò trong sự lão hóa này, nhưng không cung cấp bất kỳ dữ liệu cứng nào)