Apa yang sebenarnya "usang" dan rusak karena panas?

Sudah menjadi rahasia umum bahwa panas buruk untuk elektronik. Temperatur tinggi yang terus-menerus itu mengurangi umur komponen komputer yang diharapkan bahkan jika komponen itu tidak terlalu panas.

Jika, misalnya, ada debu yang mengisolasi komponen dalam PC, "memotongnya" dari aliran udara biasa. Apa yang mengalami "keausan" yang lebih tinggi pada suhu yang lebih tinggi? Saya telah melihat kapasitor cair disebutkan sebagai bagian yang gagal lebih cepat semakin tinggi suhu operasinya, karena tekanan yang meningkat dan mengakibatkan kebocoran. Apakah itu benar? Tapi yang pasti, ada banyak hal lain? Bisakah Anda menyebutkan beberapa?

Sebenarnya ada dua jenis tekanan suhu, siklus dan panas berkelanjutan.

Hampir semua bagian rentan terhadap kegagalan dari sejumlah besar siklus suhu. Setiap jenis bahan yang berbeda pada bagian memperluas dan mengontrak dengan harga yang berbeda. Tentu saja paket dirancang untuk mengakomodasi hal ini, dan bahan dipilih atau diformulasikan secara khusus untuk respons ekspansi termal yang umum, tetapi tekanan tetap terjadi. Akhirnya tekanan-tekanan itu diaplikasikan bolak-balik cukup kali akan merusak sesuatu.

Panas yang bertahan berbeda. Silikon berhenti menjadi semikonduktor, dan karena itu transistor silikon berhenti bekerja, sekitar 150 ° C. Pemanasan IC pada suhu tersebut tidak akan langsung melukai, selain itu tidak akan berfungsi sebagaimana dimaksud. Namun, "tidak berfungsi sebagaimana dimaksud" dapat mencakup arus berlebih, yang kemudian menyebabkan lebih banyak panas. Akhirnya sesuatu meleleh dan bagian itu rusak permanen. Beberapa chip, seperti prosesor modern, memiliki kepadatan yang sangat tinggi sehingga gagal menghilangkan panas bahkan beberapa detik dari cetakan dapat menyebabkan sesuatu mencair. Pertimbangkan ukuran die prosesor kelas tinggi dibandingkan dengan ujung besi solder, dan kemudian pertimbangkan bahwa mungkin ada 10s Watt yang dibuang ke die, dan bahwa besi solder mencapai suhu leleh-solder pada level daya yang sama. Menyingkirkan panas adalah masalah utama dengan chip tersebut. Itulah sebabnya mereka hadir dengan heat sink dan kipas terintegrasi saat ini. Lepaskan pendingin dan kipas, dan prosesor Anda dipanggang dalam waktu singkat. Atau, ia mati sendiri untuk melindungi dirinya sendiri. Either way, PC Anda tidak akan berjalan.

Kapasitor elektrolit berbeda dari sebagian besar komponen elektronik lainnya yang pada dasarnya menjadi buruk seiring berjalannya waktu. Panas mempercepat ini. Menjalankan topi elektrolit pada 100 ° C, bahkan tanpa bersepeda, akan menurunkannya jauh lebih cepat daripada pada 50 ° C.

Tidak ada yang menyebutkan elektromigrasi jadi biar saya tambahkan. Kegagalan pengkabelan sirkuit terintegrasi karena elektromigrasi dipercepat oleh suhu, dan tidak tergantung pada siklus on / off.

Jika sebuah transistor beroperasi pada suhu kontinu yang sama, itu sebenarnya akan berjalan andal selama bertahun-tahun. Pemanasan dan pendinginan komponen yang terus-menerus menyebabkan retakan mikro akibat ekspansi termal yang tidak merata dari berbagai bahan di dalam perangkat. Inilah sebabnya mengapa televisi tabung berevolusi untuk memiliki pemanas jaringan konstan dengan watt rendah bahkan ketika TV dimatikan. Panas ke dingin, dingin ke panas beberapa kali sehari, 10.000 siklus dalam beberapa tahun .... itulah yang menyebabkan TV gagal.

Fakta ini bukan untuk membantah persamaan Arrhenius yang terkenal (fungsi tingkat kegagalan suhu yang lebih tinggi). Sebagian besar bagian fisik, seperti kapasitor yang Anda sebutkan, mematuhi persamaan Arrhenius. Penting untuk menunjukkan bahwa, untuk beberapa perangkat, bersepeda adalah penyebab kegagalan lebih dari suhu.

Satu-satunya kekhawatiran saya, tolong seseorang memberitahukan fakta ini kepada orang-orang MTBF di Lockheed. Persamaan reliabilitas tidak memiliki faktor jumlah siklus sehingga mereka hanya "bertanya-tanya" mengapa beberapa satelit gagal dan beberapa tidak.

Saya dapat memikirkan beberapa contoh di mana panas berperan dalam degradasi bagian:

1) Kapasitor elektrolit, seperti yang Anda hindari. Elektrolit perlahan menguap dari waktu ke waktu, dan penguapan ini dipercepat oleh suhu bagian (baik lingkungan dan yang dihasilkan sendiri dari kehilangan ESR).

2) Optocoupler menderita degradasi CTR (current transfer ratio) seiring bertambahnya usia; ini dapat dikontrol secara wajar dengan menggerakkan mereka selemah desain akan memungkinkan dan memiliki overhead dalam desain untuk hilangnya RKT.

3) kapasitor keramik Kelas-II mengalami penuaan dielektrik, kehilangan kapasitansi dari waktu ke waktu. Ini bisa 'diperbaiki' dengan memanaskan bagian yang melewati titik Curie mereka selama beberapa jam, tetapi ini bukan sesuatu yang dapat Anda lakukan ketika bagian tersebut ada di sirkuit. (Johansen Dielectrics mengklaim suhu berperan dalam penuaan ini, tetapi tidak memberikan data keras)