Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik gibt es elektronik, die bei >300°C funktioniert?


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von neugierig (Gast)


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Hallo,

also Widerstände sollten "gehen". Auch wenn die Werte sich ändern. Die 
Leiter (Kupfer) natürlich auch. Standart löten kann man vergessen. Aber 
wie sieht es mit Transistoren, Dioden aus? Silizium als Halbleiter bei 
dieser Temperatur wird wohl eher nicht gehen.


Ich habe kurz eine Suchmaschine bemüht. Ohne Erfolg. Gut oft liegt das 
Problem vor der Tastatur. ;o)

Grüße

der Neugierige

: Verschoben durch Admin
von neugierig (Gast)


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sorry, im falschen Bereich gepostet.

von Murmeltier (Gast)


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Honeywell hatte mal Halbleiter für Down Hole Anwendungen die bis zu 300 
Grad C spezifiziert waren. Da gab es sogar einen LM324 mit diesen 
Temperaturbereich.

von Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)


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neugierig schrieb:

> Aber
> wie sieht es mit Transistoren, Dioden aus? Silizium als Halbleiter bei
> dieser Temperatur wird wohl eher nicht gehen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Siliciumcarbid#Halbleitermaterial

Grüßle
Volker

von MaWin (Gast)


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Über 300 wird schwer, 300 ist meist die Obergrenze. Aber auch da ist die 
Lebensdauer kurz, sind die Leckströme hoch. Aber in der Erdölindustrie 
etc. muss man sich drauf einlassen.

Bis 300 GradC arbeiten HT83C51 im Keramikgehäuse von 
https://aerospace.honeywell.com/en/products/navigation-and-sensors/high-temperature-microelectronics 
(dazu Bauteile von http://www.cissoid.com/ ) und einiges bis 220 GradC 
von Texas Instruments 8-fach 24-Bit ADC 
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ads1278-ht.pdf Spannungsreferenz 
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ref5025-ht.pdf 3.5W 
Schaltregler-Spannungswandler Cissoid Fuji von -55 bis +225 GradC, C28xE 
DSP http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/sm320f2812-ht.pdf , bis 200 GradC 
der JFET-OpAmp I-6H001 und I-6H005 12bit A/D von Interfet, ARM7TDMI mit 
60 MHz http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/sm470r1b1m-ht.pdf auch der 
digitale Temperatursensor LM95172

von Manfred (Gast)


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Murmeltier schrieb:
> Honeywell hatte mal Halbleiter für Down Hole Anwendungen die bis zu 300
> Grad C spezifiziert waren. Da gab es sogar einen LM324 mit diesen
> Temperaturbereich.

Und nächste Woche bringt der Weihnachtsmann die Ostereier!

Datenblatt?

von Marek N. (bruderm)


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Röhren haben bei diesem Temperaturen kein Probleme.
Irgendwann kann man sich die Heizung sparen ;-)

von Blechbieger (Gast)


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von Elias K. (elik)


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: Bearbeitet durch User
von Mani W. (e-doc)


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Murmeltier schrieb:
> Honeywell hatte mal Halbleiter für Down Hole Anwendungen die bis zu 300
> Grad C spezifiziert waren. Da gab es sogar einen LM324 mit diesen
> Temperaturbereich.

Ach so, meinen Lieblings-IC gab es für Höllentemperaturen?

Und was bedeutet eigentlich Down Hole?
Loch darunter?

Murmeltier, es ist besser, Du bleibst in Deiner Höhle...

von Gerald K. (geku)


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Halbleiter auf Diamantbasis sind in der Lage hohe Temperaturen zu 
ertragen.

https://www.akhansemi.com/technology.html

Bei dieser Technologie der Siliziumkristall gegen einen 
Kohlenstoffkristall ausgetauscht.

https://www.elektroniknet.de/design-elektronik/halbleiter/akhan-liefert-erste-kommerzielle-produkte-anfang-2016-aus-125558.html

: Bearbeitet durch User
von Mike (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Und was bedeutet eigentlich Down Hole?

Tief unten im Bohrloch, im Gegensatz zu oben am Turm.

von michael_ (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Ach so, meinen Lieblings-IC gab es für Höllentemperaturen?

Beruhigend.
Da ich sowieso in die Hölle komme, kann ich dann immernoch Internet 
kukken.

von Mani W. (e-doc)


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michael_ schrieb:
> Da ich sowieso in die Hölle komme, kann ich dann immernoch Internet
> kukken.

Und da wird ein 324 eingesetzt fürs kukken?

;-)

von Konstantin Qualle (Gast)


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neugierig schrieb:
> Hallo,

wie kommst Du ausgerechnet auf 300?

von Rote T. (tomate)


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Elektronik gut einpacken und Stirlingkühler mit reinpacken, der die 
Verlustleistung gegen aussen abführt.

Wird dann halt einfach eine Herausforderung für die Thermodynamiker 
statt Elektroniker.

von Hp M. (nachtmix)


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neugierig schrieb:
> also Widerstände sollten "gehen". Auch wenn die Werte sich ändern. Die
> Leiter (Kupfer) natürlich auch.

Kupfer wohl eher natürlich nicht, denn es oxidiert bei dieser Temperatur 
schon recht stark.

Anorganische Halbleiter, besonders solche mit grossem Bandabstand, 
lassen sich durch solche Temperaturen kaum beeindrucken, aber es können 
die Dotierstoffe in Bewegung geraten und so das Verhalten des Bauteils 
permanent verändern -  bis hin zum Ausfall.
In Falle von GaAs kann auch das Arsen verdampfen und so die 
Zusammensetzung des Kristalls verändern. Ein ähnlicher Effekt tritt bei 
diesem Material auch schon  bei geringeren Temperaturen auf, wenn sie in 
einer Wasserstoff haltigen Atmosphäre betrieben werden. Dabei 
"verschwindet" Arsen aus dem Kristall in Form von gasförmigem 
Arsenwasserstoff AsH3.


Es kommt eben wieder einmal darauf an ;-)

von C. A. Rotwang (Gast)


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Beitrag #6318905 wurde von einem Moderator gelöscht.
von C. A. Rotwang (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Und was bedeutet eigentlich Down Hole?
> Loch darunter?

Es bedeutet "Unter-Tage". Das klingt genauso dämlich wie 'down-hole' 
wenn man es wortwörtlich gebrauchen will, aber nicht die 
berufsspezifische Bedeutung von 'Tage' in "unter/über-tage" kennt. 
Genauso wie "Wetter", "Mundloch", "Stempel", "Stollen", ... kurz die 
ganze Bergmannssprache:

https://de.wikipedia.org/wiki/Bergmannssprache

In diesem Sinne,
Glück Auf!

von qwertzuiopü+ (Gast)


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GaN (+ InN, AlN und Mischungen) sowie SiC sind grundsätzlich dafür 
geeignet. Ob das Gehäuse und die Bonds das mitmachen, ist aber eine 
andere Frage.
Diamant ist prinzipiell möglich, aber reale Bauelemente abseits der 
Theorie habe ich daraus noch nicht gesehen, da sich die Dotierung etwas 
schwierig gestaltet.

Bei Silizium bekommt man Probleme mit zu vielen intrinsischen 
Ladungsträgern, wodurch die Dotierung quasi keine Rolle mehr spielt - 
deswegen HL mit mehr Bandabstand (SiC, Nitride, Diamant).

Beitrag #6318948 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6318951 wurde von einem Moderator gelöscht.
von F. M. (foxmulder)


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Mani W. schrieb:
> Und was bedeutet eigentlich Down Hole?

Anwendungen im Bohrloch.
Also Öl/Gasindustrie

von neugierig (Gast)


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Vielen Dank fürs verschieben.

Vor allem vielen Dank für die hilfreichen und interessanten Antworten.

von Konstantin Qualle (Gast)


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P.S.:
Wieso nicht 400, oder 500, oder gar 1000? Für den neugierigen Laien sind 
das doch nur aussagebefreite Zahlenkolonnen. Da Einzige was er mit 
Sicherheit sagen kann ist daß es sehr heiß ist und man der Sache nicht 
zu nahe kommen sollte. Das sieht mir ganz so aus als wenn Du nur 
unbequemen Fragen aus dem Weg gehen willst.

Das ist beleidigend und in seiner Penetranz (Deine ausgeklügelte 
Herangehensweise) schon ehrenrührig.

von M. Agnet (Gast)


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Was ist Elektronik?
Ist ein oller Bimetallschalter schon Elektronik?
Ist ein PT1000-Fühler schon Elektronik?
Ist ein Halogenlampenglühfaden schon Elektronik?

Funktioniert alles weit jenseits der 300 Grad immer noch.

von Tiefenbohrung Windischeschenbach (Gast)


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Da es für diese Einsatztemperaturen nicht mehr viel "Standardware" zu 
kaufen gibt, haben da Firmen die in diesem Bereich tätig sind ihre 
eigene kleine "IC-Schmiede". Damit können sie zumindest rohe IC-Dies 
bonden und verarbeiten. Die Dies (auch wenn sie mit weniger als 300°C 
spezifiziert sind) werden vorab im Klimaschrank getestet und selektiert. 
Dadurch kann man darauf schließen, wie lange dieser Die dann im echten 
Untertage-Werkzeug überleben wird. Das ist natürlich ein Bruchteil der 
Lebensdauer, bei normaler Nutzung. Aber da in diesem Bereich Geld keine 
Rolle spielt, tauscht man die Elektronik einfach öfter mal aus

von MaWin (Gast)


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M. Agnet schrieb:
> Was ist Elektronik?
> Ist ein oller Bimetallschalter schon Elektronik?
> Ist ein PT1000-Fühler schon Elektronik?
> Ist ein Halogenlampenglühfaden schon Elektronik?

Warum antwortest du, wenn du nicht die leiseste Ahnung hast, nichtmal 
Grundlagen kennst was Elektronik ist ? Alles keine Elektronik.

von MaWin (Gast)


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Konstantin Qualle schrieb:
> Wieso nicht 400, oder 500, oder gar 1000

Wahrscheinlich kannte er bereits die Bauteile, die bis 300 spezifiziert 
waren.

von Marek N. (bruderm)


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Nur mal so aus Neugier.
Welche besonderen Anforderungen hat man denn, dass es unbedingt 
notwendig ist, dass man direkt im Bohrkopf hochanspruchsvolle Elektronik 
braucht?
Temperatur, Druck, Torsion, Neigung kann man auch elektromechanisch 
messen.

von Dussel (Gast)


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Marek N. schrieb:
> Temperatur, Druck, Torsion, Neigung kann man auch elektromechanisch
> messen.
Die müssen aber auch verarbeitet und gesendet werden.
Daten werden übrigens wohl teilweise über Schall/Druck übertragen.

von Philipp K. (philipp_k59)


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Marek N. schrieb:
> Welche besonderen Anforderungen hat man denn, dass es unbedingt
> notwendig ist

Soweit ich weiß stecken in den ersten 10 Metern soviel Elektronik, ja 
sogar Steuerungshydraulik und Steuerklappen,Stromerzeuger, 
Kommunikationsequipment.. Ich habe in dem Bereich gearbeitet und da wird 
alles während des Funktionstest Tagelang über 200° "gebacken".

Was ist wenn in 2km Tiefe ein IC ausfällt? Millionenverluste.

Die können dir Quasi in 2km Entfernug durch die Erde in eine 1m 
Zielscheibe die auf dem Rasen liegt bohren. (Kleiner Spaß, nur zur 
Veranschaulichung)

: Bearbeitet durch User
von Toby P. (Gast)


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Marek N. schrieb:
> Röhren haben bei diesem Temperaturen kein Probleme.

Warum nimmt man die dann nicht?

von Tiefenbohrung Windischeschenbach (Gast)


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Toby P. schrieb:
> Warum nimmt man die dann nicht?

Mechanisch zu fragil und viel zu groß

von IncreasingVoltage .. (increasingvoltage)


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Man kann auch eine Flamme als Diode oder Triode (sicherlich auch Pentode 
usw.) nutzen.

Ist zwar nicht ganz die Antowort auf die Frage, aber evtl. hat ja jemand 
Lust auf solche Eperimente. Vor 10+ Jahren habe ich damit 
experimentiert. Allerdings hatte ich keine hohe Verstärkung und meine 
Messmittel waren sehr begrenzt, eigentlich nur 1 Baumarkt-DMM. Woher ich 
die Anodenspannung bekommen habe, schreib ich lieber mal nicht ;)

Youtube-Video "Flame Triode With Gain And Intriguing Flame Phenomenon."

Woran liegt die verkürzte Lebensdauer von Hochtemperatur-Halbleitern? 
Ist der Effekt der Elektromigration so extrem hoch bei 300°C?

: Bearbeitet durch User
von ich (Gast)


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IncreasingVoltage .. schrieb:
> Woran liegt die verkürzte Lebensdauer von Hochtemperatur-Halbleitern?
> Ist der Effekt der Elektromigration so extrem hoch bei 300°C?
Genau das. In der Diffusionsrate steckt ein T^4 ... das geht ganz 
ordentlich ab :-)

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