Wir hatten letztens erst beim Mittagstisch die abwegige Idee, darüber zu philosofieren, wie oft ein Transistor wohl schalten könne, bevor er kaputt ginge... Er würde dann bei hohen Frequenzen eher ausfallen, als bei tiefen, weil er ja nicht so oft schalten müsste :) "LEDs würden im Lauf der Zeit auch dunkler werden", fiel am Nachbartisch. Axelr. DG1RTO
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Bei richtiger Dimensionierung und Kühlung schalten Transistoren praktisch unendlich oft ohne Verschleiß und Alterung. Bei hohen Temperaturen und Strömen sowie bei häufigen und starken Temperaturwechseln gehen sie irgendwann mal kaputt. Über viele Jahrzehnte und mehr kommt je nach Belastung und Halbleitertyp noch eine Langzeitalterung hinzu, Elektromigration etc. Dabei "entmischen" sich die dotierten Bereiche.
Oh je, wenn die eine halbwertszeit beim Schalten hätten, dann wäre die wohl ziemlich groß. Stell dir mal einen i7 vor, wie schnell der kaputt gehen würde wenn der bei über 3 GHz rennt.
Axel R. schrieb: > Wir hatten letztens erst beim Mittagstisch die abwegige Idee, darüber zu > philosofieren, wie oft ein Transistor wohl schalten könne, bevor er > kaputt ginge... Die gehen auch ohne schalten kaputt bspw. durch ESD.
Axel R. schrieb: > "LEDs würden im Lauf der Zeit auch dunkler werden", fiel am > Nachbartisch. Stammtischdiskussion? Transistoren KÖNNEN sich verändern je mehr sie an den Grenzen ihrer Parameter betrieben werden (z.B. Leistung, Temperatur, Strom, Spannung). Deswegen hält man davon auch immer Abstand, sprich dimensioniert mit etwas Spielraum schon wegen der Toleranzen der Schaltung. Auch die Dichtigkeit der Gehäuse und andere Alterungsfaktoren sowie das Thema Elektromigration schränken die Lebensdauer ein. Ansonsten hat das Silizium ein praktisch unbegrenztes Schaltzyklenvermögen. rgds
Naja, vielleicht ist irgendwann der ganze Saft aus den Exzitronen ausgepresst und sie haben keinen bock mehr, zu rekombinieren.
Axel R. schrieb: > "LEDs würden im Lauf der Zeit auch dunkler werden", fiel am > Nachbartisch. Stimmt auch. Sehe ich an den Maschinen im Dauerlauflabor.
Anti-Heiner schrieb: >> "LEDs würden im Lauf der Zeit auch dunkler werden", fiel am >> Nachbartisch. > > Stimmt auch. Sehe ich an den Maschinen im Dauerlauflabor. Auf Helligkeit dimensionierte LEDs werden dauerhaft in der Nähe ihrer Leistungsgrenze betrieben. Das bleibt nicht ohne Auswirkung auf die Lebensdauer.
Axel R. schrieb: > "LEDs würden im Lauf der Zeit auch dunkler werden", fiel am > Nachbartisch. nun kann ich mich nicht mehr daran erinnern, wie hell die LED-Anzeige in meinem Radiowecker vor 30 Jahren noch war, aber bei den Ultrahellen LED für moderne Beleuchtungszwecke stimme ich zu.
Der LO im LNB meiner Satellitenantenne läuft jetzt schon seit einigen Jahren (und ich habe auch 20 Jahre alte LNB, die noch funktionieren). Der Oszillator läuft mit etwa 10GHz und wäre, wenn Schaltvorgänge den Transistor kaputtmachen, schon längst hinüber. Ich habe auch von den 3cm (10GHz) Funkamateuren noch nicht gehört, das 10GHz Sender schneller kaputtgehen als solche für 144MHz.
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Ganz genau 3.735.928.559! Danach ist er 0xDEADBEEF. :(
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Die Frage stellt sich jeder Hersteller schon allein aus kaufmännischen Gründen, denn sein Gerät soll schließlich erst 1 Sekunde nach Ablauf der Garantiezeit sterben. (Es gibt noch edlere Gründe, aber das ist wohl der kleinste gemeinsame Nenner.) Die Berechnungsgrundlagen zu dem Thema finden sich in einschlägigen Normen. Zum Beginn der Suche: "FIT" "MTBF" "MTFF" In die Berechnung, wie lange ein Bauteil funktioniert, gehen Betriebsart (z.B. Strom, Spannung) und auch Umweltbedingungen (z.B. Temperatur, Feuchtigkeit, mechanischer Stress) ein. Zum Rechnen gibt es fertige Software, oder wahlweise kann man sich die Informationen auch selber zusammenbauen. Ich habe zufällig die Tage mal wieder ein Angebot in die Richtung geschrieben, deswegen liegt hier ein Screenshot rum - siehe Anhang. Verschiedene Bauteile reagieren unterschiedlich auf die genannten Parameter, deswegen wechseln die ausgefüllten Zellen. Vom Hersteller gibt es idealerweise Datenmodelle. Wenn ich weiß, dass ein Auftraggeber auf das Thema Wert legt, nehme ich z.B. eher Rüstungs-/Automotive-Hersteller - die kennen Ihre Kunden und liefern die Daten unaufgefordert. * Dem Bastler helfen Daumenregeln, die aber rechnerisch gut zu überprüfen sind: - Kappa nur mit halber Nennspannung betreiben - Halbleiter Widerstände Kappas Strom / -verlustleistung nicht ausreizen - 32bit-ARM-Controller mit 16bit-Thumb-Befehlsatz betreiben* * *Scherzle gmacht
@Marcus kannst du noch etwas näher darauf eingehen, wie du das rechnest bzw. hast du einen Link wo das mit der FIT-Rate und der Ausfallwahrscheinlichkeit verständlich erklärt wird? ich würde sowas auch sehr gerne rechnen, habe das aber noch nie gemacht.
Matthias S. schrieb: > Der Oszillator läuft mit etwa 10GHz und wäre, wenn Schaltvorgänge den > Transistor kaputtmachen, schon längst hinüber. Nö, das ist nur die richtige Auswahl der Komponenten. Wenn ein Hersteller tatsächlich langlebige Technik bauen wollte, dann müsste er an Stelle kurzlebige Dinger wie dem BC847 nur langlebigere Typen wie dem BFP843 einsetzen. Allerdings kann man damit halt nicht die hippen blauen LEDs schalten.
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Matthias S. schrieb: > Der Oszillator läuft mit etwa 10GHz und wäre, wenn Schaltvorgänge den > Transistor kaputtmachen, schon längst hinüber. Ein Transistor in einem Oszillator wird gewöhnlich als Verstärker betrieben und nicht als Schalter.
Sven D. schrieb: > Ein Transistor in einem Oszillator wird gewöhnlich als Verstärker > betrieben und nicht als Schalter. Und das macht in diesem Zusammenhang den Unterschied aus?
A. K. schrieb: > Sven D. schrieb: >> Ein Transistor in einem Oszillator wird gewöhnlich als Verstärker >> betrieben und nicht als Schalter. > > Und das macht in diesem Zusammenhang den Unterschied aus? Ja, denn die Frage war wie oft ein Transistor schalten kann. Du schreibst ja selbst von Schaltvorgängen. Die finden in einem Oszillator in einem LNB nicht statt.
Demzufolge ist die Lebensdauer von Analogrechnern also höher als die von Digitalrechnern?
Wie wichtig ist die Frage, wenn andere Bauteile viel eher aufgeben?
Sven D. schrieb: > Ja, denn die Frage war wie oft ein Transistor schalten kann. Du > schreibst ja selbst von Schaltvorgängen. Die finden in einem Oszillator > in einem LNB nicht statt. Aber z.B. in einem FM Sender für 10GHz, bei dem die Endstufe im C-Betrieb läuft. Aber gut, wir brauchen gar nicht so weit zu gehen - nimm die 2,4GHz CPU, die in deinem Rechner steckt. Es ist viel wahrscheinlicher, das ein 36kHz Schaltnetzteil kaputt geht, als die CPU, obwohl diese viel öfter schaltet und auch ähnlich viel Leistung als Verlustleistung abgibt.
Tobias P. schrieb: > @Marcus > kannst du noch etwas näher darauf eingehen, wie du das rechnest bzw. > hast du einen Link wo das mit der FIT-Rate und der > Ausfallwahrscheinlichkeit verständlich erklärt wird? ich würde sowas > auch sehr gerne rechnen, habe das aber noch nie gemacht. Du hast eine PM. Suchansätze habe ich bereits in meinem Post geschrieben. Ein bisserl was passt aber vielleicht noch in diesen Thread: Das Acronym FIT steht laut https://de.wikipedia.org/wiki/Failure_In_Time für "Der Zahlenwert von FIT stellt die gemittelte Anzahl von Bauteilen dar, die innerhalb einer Milliarden Stunden ausfallen." Ein Bipolartransistor wird in diesem Artikel mit 3 FIT angegeben. Die EN61709 verwendet u.a. folgende Information zur Berechnung von Zuverlässigkeitswerten einer Baugruppe: λ Ausfallrate unter Betriebsbedingungen λ_ref Ausfallrate unter Referenzbedingungen π_U Faktor für die Spannungsabhängigkeit π_I Faktor für die Stromabhängigkeit π_T Faktor für die Temperaturabhängigkeit π_ES Faktor für elektrische Beanspruchung π_S Faktor für die Schalthäufigkeit θ_amb Umgebungstemperatur in Grad Celsius T_amb Umgebungstemperatur in Kelvin θ_amb_ref Referenz-Umgebungstemperatur in Grad Celsius T_amb_ref Referenz-Umgebungstemperatur in Kelvin θ_ref Referenztemperatur in Grad Celsius T_ref Referenztemperatur in Kelvin ΔT_ref Referenzeigenerwärmung in Grad Celsius ΔT tatsächliche Eigenerwärmung in Grad Celsius Ea Aktivierungsenergie in ElektronenVolt θ_1 Bauteile-Referenz-temperatur, siehe EN 61709 θ_2 Bauteile-tatsächliche-Temperatur, siehe EN 61709 U Bauteil Betriebsspannung U_ref Bauteil Referenzspannung U_rat Bauteil Bemessungsspannung I Bauteil Betriebsstrom I_ref Bauteil Referenzstrom P Bauteil Betriebsverlustleistung P_ref Bauteil Referenzverlustleistung P_rat Bauteil Bemessungsverlustleistung R_th Bauteil Wärmewiderstand R_th_amb Bauteil Wärmewiderstand gegen die Umgebung Ein paar typische FIT Werte (bei artgerechter Haltung) sind (Hausnummern, verschiedene Quellen): Bauelement FIT-Wert Lötstelle 1 Widerstand 1,5 Silizium-Diode 3 Silizium-Transistor 5 Keramikkondensator 6 Folienkondensator 10 IC-Sockel (je Kontakt) 10 Steckkontakt 10 Tantal-Elektrolytkondensator 40 Silizium-Leistungsdiode 50 Silizium-Leistungstransistor 60 Integrierte Schaltung (SSI) 100 Integrierte Schaltung (MSI/LSI) 200 Netztrafo, Relais 200 Potentiometer 200 Aluminium-Elektrolytkondensator 500 Atmel AVR ~10 Deswegen bin ich ja auch Mitglied in der SPCS: http://www.harerod.de/pics/SPCS.gif ;) Die o.g. Hausnummern geben einen Anhalt, welche Bauteile den höchsten Einfluss auf die Produktzuverlässigkeit haben. Beispiel: Wenn das Designziel ein hochwertiges Laborgerät mit 10 Jahren Dauerbetriebszeit bei 45°C ist, dann wird man Cercos den Vorzug gegenüber Elkos geben. Dieselben Hausnummern spiegeln auch die Erfahrung mit realen Baugruppen wider: - Elkos trocknen aus - Potis kratzen - Steckkontakte werden hochohmig
> Aber gut, wir brauchen gar nicht so weit zu gehen - > nimm die 2,4GHz CPU, die in deinem Rechner steckt. Na, vielleicht ist das der Grund warum mit zunehmender Taktfrequenz die Prozessoren immer mehr Transistoren enthalten. Moore's Law anders gesehen.
Marcus H. schrieb: > Ein Bipolartransistor wird in diesem Artikel mit 3 FIT angegeben. Das heißt jetzt aber nicht, dass ein Bipolartransistor bei artgerecter Haltung im Schnitt 8,76 Millionen Jahre funktioniert...
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Uhu U. schrieb: > Marcus H. schrieb: >> Ein Bipolartransistor wird in diesem Artikel mit 3 FIT angegeben. > > Das heißt jetzt aber nicht, dass ein Bipolartransistor bei artgerecter > Haltung im Schnitt 8,76 Millionen Jahre funktioniert... Danke für diesen wichtigen Hinweis. Wir haben es mit Wahrscheinlichkeiten zu tun. Wobei, in Salisbury Plain steht ein 5000 Jahre alter 30 Megalith Computer, der heute noch recht zuverlässig funktioniert. Allerdings ist der Originalhersteller mittlerweile insolvent gegangen, weswegen wir in absehbarer Zeit ein Wartungsproblem bekommen werden.
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