Чому пристрої перестають працювати належним чином у сильний холод?

Я помітив, що багато смартфонів кажуть, що вони не працюватимуть при -4 градусах F (-20 градусів С). Хто-небудь може мені пояснити, що відбувається, коли телефони замерзають, що заважає їм працювати?

-4 F - -20С, що є стандартною низькою межею для мікросхем та електричних компонентів. Дещо це лише тому, що дуже важко тестувати мікросхеми при низькій температурі, але ви можете зіткнутися з реальними проблемами, які включають:

• Батареї деградують при низьких температурах, в залежності від їх хімії.

  • Вихідна напруга акумулятора нижча, це означає, що вам потрібно більше струму для отримання тієї ж потужності

  • Внутрішній опір акумулятора може зрости. Додатковий опір може нагріти дошку, але вона також витрачає енергію і робить вихідну напругу акумулятора менш стабільним, оскільки це зміниться з витягом струму.

  • Тепло, спричинене додатковим опором, може потенційно пошкодити акумулятор, оскільки ви нагріваєтеся всередині, поки зовні холодно, створюючи тепловий градієнт, який додає механічного напруження.

• Тепловий кругообіг деталей може погіршитися. Речі руйнуються, коли ти робиш їх холодними і нагріваєш їх через теплове розширення. Я вважаю, що ця проблема є гіршою при нижчих температурах, можливо, пов'язані з тим, що метали стають крихкими, коли вони дуже холодні.

• Мікросхеми можуть подавати більше струму при низьких температурах. Це питання поєднує два інших, оскільки більше струму стає більше тепла, що збільшує тепловий кругообіг.

• Змінення часу чіпів. Цифрові схеми мають спеціальні правила синхронізації, які гарантують, що всі сигнали знаходяться в потрібному місці в потрібний час. Зниження температури все це змінює і може створити перегони.

Для більшості цих пристроїв це дисплей ...

РК-дисплеї не люблять холод.

Як правило, стандартний ЖК характер і графічні модулі забезпечують діапазон температур від 0 ° С до + 50 ° C . Однак кілька виробників дисплеїв пропонують екстремальні температурні моделі з робочою температурою від -40 ° C до +80 або + 85 ° C. Існує також широкий вибір стандартних версій, що варіюються від -20 ° C до + 70 °

Джерело

Новіші OLED- типи мають набагато кращу термостійкість, від -40 ° C до + 80 ° C.

Батареї не люблять холод.

Взагалі всі батареї втрачають ємність і струм в дуже холодний час. (Однак їх використання часто їх зігріває.). У літій виникає особлива проблема із зарядом у дуже холод .

Крім того, пристрої стурбовані конденсацією, що виникає всередині пристрою з вологого повітря, що надходить у гніздо для навушників тощо.

Кристалічні осцилятори можуть не запускатися; або кристалічна резонансна частота, що має температурний коефіцієнт, може бути поза гарантованим діапазоном автоматичного регулювання частоти (afc), необхідним для забезпечення запуску пакетів даних на очікуваних часових інтервалах навіть після кількох годин роботи та прослизання фаз.

Щоб додати мої 2 копійки на всі чудові відповіді (що стосується не лише електронних пристроїв, а загалом усіх електричних пристроїв) - зниження температури призводить до зміни стійкості матеріалу (а саме для металів вони стають менш стійкими), хоча це може здатися Незначна річ: у промисловому обладнанні це один із предметів обліку. Електронні пристрої найбільше постраждають від цього, оскільки багато мікрочіпів покладаються на резистори між деякими їх лініями, щоб мати конкретну цінність, якщо це значення зміни мікрочіп може почати погано поводитись або повністю вимикатись.

Аналогові схеми можуть також мати проблеми при низьких температурах. Опір змінюється в залежності від температури, і це впливає на порогові напруги транзистора та надпровідність. Якщо опорне напруга або струм виходять із специфікації, це може впливати на інші аналогові ланцюги, які залежать від нього (наприклад, АЦП або зарядний насос).

Під час моделювання конструкції та (пізніше) характеристики та тестування обладнання ви повинні вибрати нижню межу температури. Можливо, не виникне жодних фактичних проблем, якщо ви перейдете трохи нижче цієї температури, але виробник може гарантувати правильну роботу лише в тому випадку, якщо ви будете в межах перевірених норм.

Це означає, що для смартфонів батарея та дисплей, мабуть, викликають великі проблеми, як показують інші відповіді.

Коли ви потрапляєте в мінусові цифри, все починає уповільнюватися, виникає щось, що називається АБСОЛЮТНЕ ЗЕРО, яке становить 0 градусів Кельвіна або мінус 273 С. @ 0 Келвін нічого не рухається, включаючи протони та електрони, він в основному замерзає електрикою (не впевнений, що відбувається з фотонами ). Згодом швидкість чіпів сповільниться, але не з тією ж швидкістю, тому синхронізація втрачена.

Мої 2 копійки - це "рівняння діода" (google it!), Яке включає струм, напругу та температуру. Отже, поведінка напівпровідників залежить від температури . Корисно в цифровому термометрі, але його потрібно протидіяти, додаючи мікроелементи та іншу магію виробниками звичайних мікросхем, щоб вони працювали «прямо». Але це працює лише в межах обмеженої температури. діапазон залежно від бюджету та використання. Тож я думаю, можна було б зробити телефон, який працює добре лише між -220C і -150C, наприклад.