Що саме «зношується» і пошкоджується теплом?

Досить загальновідомо, що тепло є поганим для електроніки. Ця постійно висока температура зменшує очікуваний термін експлуатації комп'ютерних деталей, навіть якщо вони самі по собі не перегріваються.

Наприклад, якщо в ПК є компонент, що ізолює пил, "відрізаючи його" від звичайного повітряного потоку. Що це таке, що відчуває більший "знос" при більш високих температурах? Я бачив рідкі конденсатори, які згадуються, як частини виходять з ладу швидше, чим вище їх робоча температура, через збільшення тиску і внаслідок цього протікання. Це правильно? Але напевно, є ще багато речей? Чи можете ви назвати якісь?

Дійсно існує два різних типи температурних напруг, циклічного та стійкого тепла.

Практично будь-яка частина схильна до збою від великої кількості температурних циклів. Кожен різний вид матеріалу в частині розширюється і стискається з різною швидкістю. Звичайно пакети розроблені для цього, і матеріали вибираються або спеціально формулюються для загальних реакцій на термічне розширення, але напруження все ж виникає. Врешті-решт ці навантаження, що застосовуються вперед та назад достатньо разів, щось порушать.

Стійке тепло відрізняється. Кремній перестає бути напівпровідником, і тому кремнієві транзистори перестають працювати при температурі близько 150 ° C. Нагрівання ІК до такої температури не пошкодить його безпосередньо, крім того, що воно не працюватиме за призначенням. Однак те, що "не працює за призначенням", може включати надмірні струми, які потім викликають більше тепла. Зрештою щось тане, а деталь незворотно пошкоджена. Деякі мікросхеми, як і сучасні процесори, мають настільки високу щільність, що, якщо не позбутися тепла навіть за кілька секунд від штампу, це може спричинити щось плавлення. Розглянемо розмір штампу високого процесора порівняно з кінцем паяльника, а потім врахуйте, що в штампі може бути скинуто 10 Вт і що паяльник потрапляє до температури плавлення пайки на тому ж рівні потужності. Позбавлення від тепла - головна проблема таких мікросхем. Ось чому вони сьогодні поставляються з інтегрованими тепловідводячими вентиляторами. Зніміть радіатор і вентилятор, і ваш процесор буде тост в короткі терміни. Або він закривається, щоб захистити себе. Так чи інакше, ваш ПК не буде працювати.

Електролітичні конденсатори відрізняються від більшості інших електронних компонентів тим, що їм по суті погано з часом. Тепло це прискорює. Якщо запустити електролітичну кришку при 100 ° C, навіть без їзди на велосипеді, вона погіршиться набагато швидше, ніж при 50 ° C.

Ніхто не згадав про електроміграцію, тому дозвольте мені додати це. Вихід з ладу проводів інтегральної ланцюга через електроміграцію прискорюється температурою і не залежить від циклів вмикання / вимикання.

Якщо транзистор працює при тій же постійній температурі, він фактично буде працювати надійно протягом багатьох років. Постійне нагрівання та охолодження деталей викликає мікротріщини через нерівномірне теплове розширення різних матеріалів всередині пристрою. Ось чому телевізійні телевізори перетворилися на постійний нагрівач з сіткою при низькій потужності, навіть коли телевізор вимкнено. Гаряче до холодного, холодне до гарячого кілька разів на день, 10 000 циклів за кілька років .... ось що спричинило збій телевізора.

Цей факт не повинен оминути відоме рівняння Арреніуса (більша швидкість відмови функції температури). Більшість фізичних частин, як і згаданий вами конденсатор, підкоряються рівнянню Арренія. Необхідно зазначити, що для деяких пристроїв їзда на велосипеді є причиною несправності більше температури.

Моя єдина турбота, будь ласка, хтось розповість цей факт хлопцям MTBF у Lockheed. У рівняннях надійності немає коефіцієнта кількості циклів, тому вони просто "задаються питанням", чому деякі супутники виходять з ладу, а деякі ні.

Я можу привести декілька прикладів, коли тепло відіграє роль у деградації частин:

1) Електролітичні конденсатори, як ви ухилялися. Електроліт з часом повільно випаровується, і це випаровування прискорюється за рахунок температури деталі (як екологічної, так і самогенерованої від втрат ШОЕ).

2) Оптопари страждають від деградації CTR (коефіцієнт передачі струму) у міру їх старіння; це можна розумно контролювати, керуючи ними настільки ж слабко, як це дозволить конструкція та мати накладні витрати в проекті для втрати CTR.

3) Керамічні конденсатори класу II зазнають діелектричного старіння, втрачаючи ємність з часом. Це можна «виправити», нагріваючи деталі повз їх точку Кюрі протягом декількох годин, але це не те, що можна зробити, коли деталь знаходиться в контурі. (Йохансен Діелектрик стверджує, що температура відіграє роль у цьому старінні, але не дає жодних важких даних)