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芯片的極限溫度知多少?

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瀏覽:- 發布日期:2019-01-18 10:51:23【

芯片的極限溫度知多少?

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!

盡管集成電路制造商不能保證芯片在其額定溫度范圍之外也正常工作,但當超出其溫度范圍限制時,芯片不會突然停止工作。但是如果工程師需要在其他溫度下使用芯片,那么他們必須確定這些芯片的工作情況,以及芯片行為的一致性。

一些有用的常用規則

當溫度約為185~200°C(具體值取決于工藝),增加的漏電和降低的增益將使得硅芯片的工作不可預測,并且摻雜劑的加速擴散會把芯片壽命縮短至數百小時,或者最好的情況下,也可能僅有數千小時。不過在某些應用中,可以接受高溫對芯片造成的較低性能和較短壽命影響,如鉆頭儀器儀表應用,芯片常常工作在高溫環境下。但如果溫度變得更高,那么芯片的工作壽命就可能變得太短,以至于無法使用。

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于50K的溫度下正常工作,盡管該溫度已經超出了標稱范圍。

基本的物理性質并不是唯一的限制因素

設計上的權衡考慮可能會使芯片在某一溫度范圍內的性能得到改善,但是在該溫度范圍外芯片卻會發生故障。例如,如果AD590溫度傳感器在上電后并逐漸冷卻的情況下,它可工作于液氮中,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°C的溫度范圍內具有非常好的精度,但是在該溫度范圍外,精度卻會變得很差。而相同芯片的軍用級產品由于采用了不同的微調算法,或者甚至使用略有差別的電路設計,使它能夠在-55~+155°C的寬溫度范圍內保持略低于商用級芯片的精度。商用級標準和軍用級標準之間的差別并不僅僅是由不同的測試方案導致的。

開關IC芯片

還存在另外兩個問題

第一個問題是封裝材料的特性,封裝材料可能會在硅失效之前就失效;

第二個問題是熱沖擊的影響。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,并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。

在芯片的標稱溫度范圍外使用的唯一方法就是測試,測試,再測試,這樣才確保您能夠理解非標準溫度對幾個不同批次的芯片行為的影響。檢查您所有的假設。芯片制造商有可能會向您提供相關幫助,但是也可能不會給出有關標稱溫度范圍外的芯片工作的任何信息。

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