知識普及:芯片的極限溫度知多少
發布時間:2015-10-15 責任編輯:sherry
【導讀】盡jin管guan集ji成cheng電dian路lu製zhi造zao商shang不bu能neng保bao證zheng芯xin片pian在zai其qi額e定ding溫wen度du範fan圍wei之zhi外wai也ye正zheng常chang工gong作zuo,但dan當dang超chao出chu其qi溫wen度du範fan圍wei限xian製zhi時shi,芯xin片pian不bu會hui突tu然ran停ting止zhi工gong作zuo。但dan是shi如ru果guo工gong程cheng師shi需xu要yao在zai其qi他ta溫wen度du下xia使shi用yong芯xin片pian,那na麼me他ta們men必bi須xu確que定ding這zhe些xie芯xin片pian的de工gong作zuo情qing況kuang,以yi及ji芯xin片pian行xing為wei的de一yi致zhi性xing。
芯片的極限溫度與額定電壓和電流一樣是絕對的嗎?不是的!
盡jin管guan集ji成cheng電dian路lu製zhi造zao商shang不bu能neng保bao證zheng芯xin片pian在zai其qi額e定ding溫wen度du範fan圍wei之zhi外wai也ye正zheng常chang工gong作zuo,但dan當dang超chao出chu其qi溫wen度du範fan圍wei限xian製zhi時shi,芯xin片pian不bu會hui突tu然ran停ting止zhi工gong作zuo。但dan是shi如ru果guo工gong程cheng師shi需xu要yao在zai其qi他ta溫wen度du下xia使shi用yong芯xin片pian,那na麼me他ta們men必bi須xu確que定ding這zhe些xie芯xin片pian的de工gong作zuo情qing況kuang,以yi及ji芯xin片pian行xing為wei的de一yi致zhi性xing。
一些有用的常用規則
當溫度約為185~200°C(具體值取決於工藝),增(zeng)加(jia)的(de)漏(lou)電(dian)和(he)降(jiang)低(di)的(de)增(zeng)益(yi)將(jiang)使(shi)得(de)矽(gui)芯(xin)片(pian)的(de)工(gong)作(zuo)不(bu)可(ke)預(yu)測(ce),並(bing)且(qie)摻(chan)雜(za)劑(ji)的(de)加(jia)速(su)擴(kuo)散(san)會(hui)把(ba)芯(xin)片(pian)壽(shou)命(ming)縮(suo)短(duan)至(zhi)數(shu)百(bai)小(xiao)時(shi),或(huo)者(zhe)最(zui)好(hao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),也(ye)可(ke)能(neng)僅(jin)有(you)數(shu)千(qian)小(xiao)時(shi)。不(bu)過(guo)在(zai)某(mou)些(xie)應(ying)用(yong)中(zhong),可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)高(gao)溫(wen)對(dui)芯(xin)片(pian)造(zao)成(cheng)的(de)較(jiao)低(di)性(xing)能(neng)和(he)較(jiao)短(duan)壽(shou)命(ming)影(ying)響(xiang),如(ru)鑽(zuan)頭(tou)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)應(ying)用(yong),芯(xin)片(pian)常(chang)常(chang)工(gong)作(zuo)在(zai)高(gao)溫(wen)環(huan)境(jing)下(xia)。但(dan)如(ru)果(guo)溫(wen)度(du)變(bian)得(de)更(geng)高(gao),那(na)麼(me)芯(xin)片(pian)的(de)工(gong)作(zuo)壽(shou)命(ming)就(jiu)可(ke)能(neng)變(bian)得(de)太(tai)短(duan),以(yi)至(zhi)於(yu)無(wu)法(fa)使(shi)用(yong)。
在非常低的溫度下,降低載流子遷移率最終導致芯片停止工作,但是某些電路卻能夠在低於50K的溫度下正常工作,盡管該溫度已經超出了標稱範圍。
基本的物理性質並不是唯一的限製因素
設計上的權衡考慮可能會使芯片在某一溫度範圍內的性能得到改善,但是在該溫度範圍外芯片卻會發生故障。例如,如果AD590溫度傳感器在上電後並逐漸冷卻的情況下,它可工作於液氮中,但是在77K時卻不能直接啟動。
性能優化導致了更加微妙的影響
商用級芯片在0~70°Cdewendufanweineijuyoufeichanghaodejingdu,danshizaigaiwendufanweiwai,jingduquehuibiandehencha。erxiangtongxinpiandejunyongjichanpinyouyucaiyonglebutongdeweitiaosuanfa,huozheshenzhishiyonglveyouchabiededianlusheji,shitanenggouzai-55~+155°C的寬溫度範圍內保持略低於商用級芯片的精度。商用級標準和軍用級標準之間的差別並不僅僅是由不同的測試方案導致的。
還存在另外兩個問題
第一個問題是封裝材料的特性,封裝材料可能會在矽失效之前就失效;
第二個問題是熱衝擊的影響。AD590在緩慢冷卻的情況下,在77K的溫度下也能夠工作的這種特性,並不意味著其在較高的瞬態熱力學應用下突然被放置到液氮中,還能同樣正常工作。
在zai芯xin片pian的de標biao稱cheng溫wen度du範fan圍wei外wai使shi用yong的de唯wei一yi方fang法fa就jiu是shi測ce試shi,測ce試shi,再zai測ce試shi,這zhe樣yang才cai確que保bao您nin能neng夠gou理li解jie非fei標biao準zhun溫wen度du對dui幾ji個ge不bu同tong批pi次ci的de芯xin片pian行xing為wei的de影ying響xiang。檢jian查zha您nin所suo有you的de假jia設she。芯xin片pian製zhi造zao商shang有you可ke能neng會hui向xiang您nin提ti供gong相xiang關guan幫bang助zhu,但dan是shi也ye可ke能neng不bu會hui給gei出chu有you關guan標biao稱cheng溫wen度du範fan圍wei外wai的de芯xin片pian工gong作zuo的de任ren何he信xin息xi。
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