Grundsätzliche Frage zum Temperaturbereich von IC's

also manche Prozessoren frieren da manchmal ein....

Mal ernst:
das ist schwierig zu sagen.
Bei digitalen Schaltungen sehe ich relativ wenig Gefahrenpotential. 
Problematisch sind dort höchstens Temperaturzyklen, die durch den 
erweiteren Temperaturbereich die Vias zwischen dem Metallayern im Chip 
kaputt machen. Auf Spezifikation kann man dann trotzdem nicht mehr 
setzen.

Bei Analogschaltungen wirds dann schon echt kritisch. Die 
Temperaturspannung Ut verändert sich außerhalb der zulässigen Parameter. 
Damit können Arbeitspunke wegdriften, exzessiv Ströme fließen (hmmh dann 
wirds wieder warm^^) oder eben gar kein Strom fließen. Wie sich das auf 
Mosfets auswirkt überblicke ich gerade nicht aus der Kalten...

> was passiert mit z.b. IC (Arbeitsbereich lt.
> Hersteller zwischen 0°C und 70°C, wenn die Schaltung  minus 20°C

Normalerweise nichts.

Die militärischen ICs von -55 bis +125 GradC funktionieren auch,
und dort ist derselbe Chip drin.
Allerdings sind die technischen Daten eventuell eingeschränkt,
er darf nicht so viel leisten oder ist nicht so genau.

Wenn allerdings diese Temperaturwechsel häufig sind, kann schon
das billigere Plastikgehäuse zu Ausfällen führen, das Bauteil
lebt halt vorzeitig ab.

Etwas anders sieht das bei hochgestressten Bauteilen wie Intel/AMD
CPUs für PCs aus, die schon von Design her nur 8 Jahre halten
(Northwood). Die gehen evetuell rasch kaputt.

Entspannter sieht es bei einfacheren Halbleitern aus, Dioden und
Transistoren. Die dürfen nicht nur -270 GradC sondern auch +300
GradC heiss werden, ihr Gehäuse verbrutzeln oder ihre
Lötverbindung ablöten und funktionieren immer noch. Zumindest
manchmal. Allerdings nehmen Leckströme extrem zu, bzw. bei Kälte
die Flussspannungen, die technischen Daten hält also
beispielsweise ein OpAmp oder CMOS-IC gar nicht mehr ein.

Wenn man kommerziell zuverlässige Schaltungen bauen will, nimmt
man trotzdem Chips mit industriellem oder militärischen
oder Sondertemperaturbereich, alles andere wäre fahrlässig.

Gegenueber tiefen Temperature faell der Bonddraht ab...

Hallo,

was wird denn bei den ICs mit erweiterten Temperaturbereich anders 
gemacht ?

Einfach die max. Leistung herabzusetzen und bei anderen Parametern 
schlechtere Werte einzusetzen ist doch ein "billiges" Vorgehen.

Gibt es da keine echten technologischen Unterschiede (Kermikgehäuse, 
spezielle Bonddrähte, besonders behandeltes Halbleitermaterial) ?


"Was sonst noch"

> was wird denn bei den ICs mit erweiterten Temperaturbereich anders
> gemacht ?

Nichts ausser einem eventuell besser wärmeleiteenden Keramikgehäuse 
damit auch bei hohen Temperaturem noch etwas Leistung verballerbar ist.

Hallo,

alles was Hitze überstehen muss (125°C oder 150°C oder noch mehr) 
benötigt spezielle Bonddrähte bzw. Verbindungsstellen. Im 
Automotivebereich redet man immer von einem Temperaturprofil über 
Lebensdauer bzw. kann man das nach verschiedenen Modellen umrechnen. 
Mindestanforderungen für Automotive sind z.B. bei 150°C 1000 Stunden 
Betriebsdauer.

Sepp schrieb:
> Moin.........
> grundsätzliche Frage: was passiert mit z.b. IC (Arbeitsbereich lt.
> Hersteller zwischen 0°C und 70°C, wenn die Schaltung  minus 20°C
> ausgesetzt wird......  Schaden am Gehäuse ??? oder evtl. Fehlfunktion ??

Hallo Sepp,

a) die spezifizierten Parameter werden nicht mehr garantiert, d.h. wenn 
Deine Schaltung mit diesen Parametern arbeitet dann kann es sein dass 
Deine Schaltung nicht mehr funktioniert oder früh ausfällt (z.B 
Linearregler, Ausgangsspannungstoleranz). Das ist natürlich weniger 
kritisch je weniger Du an den Rändern dieser Parameter arbeitest.

b)mechanische Beschädigungen sind denkbar und nicht ausgeschlossen.
Bei heutigen Bauteilen werden normalerweise die Bautreile so ausgelegt,d 
ass diese meist dutlich mehr können als die 0...70DEG. Dann muss ein 
Hersteller nicht z.B. zwei Produktionsprozesse für ein Bauteil 
qualifizieren. Die unetrscheidlichen Qualitäten ergeben sich dann eben 
aus dem Produktionsprozess und werden üblicherweise charakterisiert 
(nicht rausgemessen sondern über eine Stichprobe ermittelt).
Anderes ist dies z.B. bei Elkos, hier ist genau auf die 
temepraturbeständigkeit zu achten (Lifecyclebetrachtung).
Es gibt auch Hersteller die spafren an allem, da kann Dir eben passieren 
dass das Bauteil früh ausfällt eben durch die mechanische Belastung der 
Temperaturunterschiede.

rgds

Man könnte es auch so formulieren:
Was passiert wenn ich mit einem Auto und einem Reifen der bis 160km/h 
zugelassen ist gelegentlich oder häufig bei 200km/h unterwegs bin?

Hängt vom Reifen ab und der Häufigkeit :)

Der verbaute Chip ist (meist) identisch, egal welcher
Temperaturbereich. In Datenblättern eines sehr seriösen
Herstellers habe ich sogar schon gelesen, daß die Standard-
Bauteile (0..70°C) konstruktionsbedingt bei den niedrigeren
Teperaturen funktionieren (sollten), es aber nicht garantiert
wird.

Der Mehrpreis für die besser spezifizierten Bauteile dürfte
meiner Meinung u.A. nach durch die aufwendigeren Tests kommen.

Wenn es auf Funktionssicherheit bei Minusgraden ankommt setze
ich aus Prinzip die entsprechend spezifizierten Bauteile ein.
Ich hatte auch schon mal wegen Lieferproblemen 0..70°C Bauteile
für Versuchsmuster verwendet, die funktionierten einwandfrei
bei Minusgraden, nur verlassen kann man sich halt darauf nicht.