Hallo (Fach)-Leute, ich las gerade etwas über Hochtemperaturfeste (bis +210°C) halbleiter von TI. Das irgendwan die internen Stukturen durch die Intrinsikleitung anfangen "unkontrolliert" zu leiten, angeregt durch die Wärme ist mir bekannt. Aber wie sieht es bei Temperaturen von ca. -100°C aus? Ist ja noch weit weg vom absoluten Nullpunkt! Soche Bauteile kann man nirgend kaufen (mir ist max -55°C bekannt). Was machen da die Halbleiter bei solchen extrem niedrigen temperaturen? Und wie schafft man die Elektronik im Weltraum (wo ja schon mal weit unter -100°C anzutreffen sind) am leben zu halten?
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Outa'Space schrieb: > Was machen da die Halbleiter bei > solchen extrem niedrigen temperaturen? Interessant sind hier nicht die Halbleiter an sich, sondern das Gehäusematerial und die Bonddrähte. Outa'Space schrieb: > Ja aber was passiert physisch bei diesen Temperaturen? http://lmgtfy.com/?q=supraleiter+silizium
Outa'Space schrieb: > solchen extrem niedrigen temperaturen? Und wie schafft man die > Elektronik im Weltraum (wo ja schon mal weit unter -100°C anzutreffen > sind) am leben zu halten? Ganz einfach: solange die Elektronik im Leerlauf ist, gibt es eine Heizung. Läuft die Elektronik, lautet das eigentliche Problem nicht: "wie halte ich sie warm" sondern "wie werde ich die Wärme los" Fazit: Im Weltraum stellt sich nicht die Frage, wie Elektronik bei -100! reagiert. Sie wird nie so kalt. Und wenn, dann ist sie in der Zeit abgeschaltet und wird zum Betrieb wieder vorgewärmt.
Viele Teile funktionieren einfach: http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TWR-48GNR65-21&_user=10&_coverDate=08%2F31%2F1974&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_origin=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1561628604&_rerunOrigin=google&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=9f9354a8e8043d9b887efa6399fc7ded&searchtype=a der Widerstand wird etwas höher, die Gehäuse machen ggf. Probleme, aber das grössere Problem im Weltraum ist das Vakuum weil das die Wärmeabfuhr massiv behindert und das ausgasen der Plastikteile.
Outa'Space schrieb: > Hallo (Fach)-Leute, > > ich las gerade etwas über Hochtemperaturfeste (bis +210°C) halbleiter > von TI. Das irgendwan die internen Stukturen durch die Intrinsikleitung > anfangen "unkontrolliert" zu leiten, angeregt durch die Wärme ist mir > bekannt. Aber wie sieht es bei Temperaturen von ca. -100°C aus? Ist ja > noch weit weg vom absoluten Nullpunkt! Soche Bauteile kann man nirgend > kaufen (mir ist max -55°C bekannt). Was machen da die Halbleiter bei > solchen extrem niedrigen temperaturen? Und wie schafft man die > Elektronik im Weltraum (wo ja schon mal weit unter -100°C anzutreffen > sind) am leben zu halten? Wenns Dich wirklich so interessiert, ruf mal bei Kuhne Electronic in Berg bei Hof/Bayern an, die bauen Sachen für die ESA, die können Dir gewiss weiterhelfen!
@MaWin, >der Widerstand wird etwas höher, Du meinst den Widerstandswert, denn der Widerstand wird bei fallender Temperatur schrumpfen, hahaha.
bei niedrigen temperaturen kann man (fast) keine ladungsträger mehr ionisieren... das problem hat man zB mit SI-carbid schon bei raumtemperatur..unter 80° funktionieren die dinger quasi garnicht..
Andi D. schrieb: > bei niedrigen temperaturen kann man (fast) keine ladungsträger mehr > ionisieren. Ionisiert wird da nichts. ;-) "mobilisieren" wäre wohl der bessere Ausdruck. Aber ich stimme den Vorrednern zu, 170 K ist noch nicht so kalt, dass die Halbleiter an sich versagen (wenngleich es natürlich gut passieren kann, dass einzelne Teile nicht mehr richtig funktionieren, weil die geringeren Ströme das Timing aus dem Ruder gleiten lassen), sondern die größere Herausforderung ist es, dass das schrumpfende Gehäuse nicht etwa die Bonddrähte abreißt.
Bei den tiefen Temperaturen verschieben sich auch die Arbeitspunkte und einige ICs gehen nicht mehr, bzw. die Eigenschaften ändern sich. Für rauscharme Verstärker haben die niedrigen Temperaturen aber auch Vorteile. Auch wenn es weit unter der von den Herstellern spezifizierten Temperatur ist, gehen einige Halbleiter auch noch bei 77 K (-190°C), aber halt nicht mehr viele.
> Besucher (Gast) > Du meinst den Widerstandswert, denn der Widerstand wird > bei fallender Temperatur schrumpfen, hahaha. Nee, ich meine, Besucher lachen debil und haben keine blasse Ahnung von Halbleiterphysik und merken nicht mal wie sie sich damit hier blamieren.
Siliztium hat einen perfekten Bandasbtand - für Temperaturen in denen
wir normalerweise Leben und Arbeiten. Wird es zu kalt, ist die
Störstellenionisierung noch nicht abgeschlossen und die Leitfähigkeit
vonm SI sinkt.
Ionisierte Störstellen
^
| Arbeistbereich
| Störstellenerschöpfung
_______________________________
... ____
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|_____
________________________________________________-> Temperatur
Einige ältere PICs fallen relativ früh aus, da die IOs nicht CMOS sind. Die ATtiny26 liefen bis 20 K (-253 °C) https://scholar.sun.ac.za/bitstream/handle/10019.1/2345/Van%20Niekerk,%20PC.pdf?sequence=1 (Kapitel 3, S.30 ff, Proposed Control System Configurations)
Abgesehen von Ausdehnungsproblemen und gerissenen Boddrähten 2. Frage ist auch inwieweit digital Laufzeitdifferenzen auffallen oder 3. analog, wo die Arbeitspunkte evtl. weglaufen bei diesen Temperaturen. 4. Die PC-Overclocker schaffen mit flüss. Stickstoff 5GHz Cebit 2009 Quelle: http://www.golem.de/0903/65862.html
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