大多数设备的特征似乎都在 -40°C 到 ≥85°C 之间。是什么将它们限制在寒冷的温度下?过冷会损坏IC吗?这是否适用于其他器件,例如二极管、晶体管?
是什么阻止了半导体在 -40°C 左右工作?
电器工程
温度
集成电路
2022-01-15 19:32:39
3个回答
未通电时在低温下对 IC 封装的损坏是由于机械效应造成的;环氧树脂、引线框架和芯片之间的热膨胀系数差异。
操作问题可能是由于电阻增加(半导体的电阻温度系数为负)。当温度和掺杂浓度足够低时,半导体本质上会变成绝缘体,根本不导电,导致未指定的操作。
一些 IC 在低温下可以正常工作,但它们必须在热启动时才能启动带隙电压参考。
理论上,如果某些晶体管由于载流子冻结而“失效”,IC 可能会在其他地方损坏自身(不太可能,因为大多数失效模式都是热的,并且芯片上的所有东西都非常紧密耦合。)
有关更多信息,请参阅此处的教程页面。
编辑:
正如您所注意到的,大多数设备的特性通常在 -40 °C 至 +85 °C 之间。没有什么说它们不会在低温下工作。
您可以自己表征低于 -40 的零件,如果温度循环缓慢,则可以在很大程度上避免机械故障。
有些软件包选项有效,有些则无效。呵呵。你必须自己做那个实验。
您可以自己表征低于 0C 的部件(使用家用冰箱很容易。)
天文学家只是喜欢在液氮中浸泡东西,以消除相机芯片和 A/D 转换器中的热噪声。
对于极端条件,将加热器安装到重要部件(大电容、有问题的 IC)上。
然后,您的电源排序系统打开加热器,直到零件处于您确定的温度范围内。
除了冷硅的物理方面,-40/85C 往往适合大多数人需要的最严格的条件(商业/工业)。
实际上,表征设备是一个非常耗时的过程,因为它需要测试夹具和其他能够适应该温度范围的设备。这与购买更好的冷冻机无关,因为许多设备的特征在于使用用于生产测试的相同测试设备。有趣的部分是收集和解析特征数据,只是为了意识到测试夹具冻结并开始收集垃圾数据。
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