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
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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.
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
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
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?
Röhren haben bei diesem Temperaturen kein Probleme. Irgendwann kann man sich die Heizung sparen ;-)
Analog hat einiges bis 210 Grad C https://www.analog.com/en/applications/markets/instrumentation-and-measurement-pavilion-home/high-temperature.html
Murmeltier schrieb: > Honeywell hatte mal Halbleiter für Down Hole Anwendungen die bis > zu 300 Grad C spezifiziert waren. Manfred schrieb: > Und nächste Woche bringt der Weihnachtsmann die Ostereier! https://aerospace.honeywell.com/en/learn/products/microelectronics/high-temperature-microelectronics https://aerospace.honeywell.com/content/dam/aero/en-us/documents/learn/products/microelectronics/brochures/HighTemperatureElectronics-bro.pdf?download=true https://aerospace.honeywell.com/content/dam/aero/en-us/documents/learn/products/microelectronics/technical-articles/ExtremeDesignDevelopingIntegratedCircuitsFor55DegCTo250DegC.pdf?download=true
1 | SOI CMOS extends that range to a practical limit of approximately 300°C. |
1 | High Temperature Operation 225°C continuous and excursions to 300°C |
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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...
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
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Mani W. schrieb: > Und was bedeutet eigentlich Down Hole? Tief unten im Bohrloch, im Gegensatz zu oben am Turm.
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.
michael_ schrieb: > Da ich sowieso in die Hölle komme, kann ich dann immernoch Internet > kukken. Und da wird ein 324 eingesetzt fürs kukken? ;-)
Elektronik gut einpacken und Stirlingkühler mit reinpacken, der die Verlustleistung gegen aussen abführt. Wird dann halt einfach eine Herausforderung für die Thermodynamiker statt Elektroniker.
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 ;-)
Sliziumcarbid: https://www.elektroniknet.de/elektronik/power/sic-das-material-und-seine-eigenschaften-108808-Seite-2.html Die Nasa zeigt bspw Oszillatoren auf 600°C https://sic.grc.nasa.gov/ NASA mags halt gerne heiß: https://de.wikipedia.org/wiki/Parker_Solar_Probe
Beitrag #6318905 wurde von einem Moderator gelöscht.
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!
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.
Mani W. schrieb: > Und was bedeutet eigentlich Down Hole? Anwendungen im Bohrloch. Also Öl/Gasindustrie
Vielen Dank fürs verschieben. Vor allem vielen Dank für die hilfreichen und interessanten Antworten.
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.
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.
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
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.
Konstantin Qualle schrieb: > Wieso nicht 400, oder 500, oder gar 1000 Wahrscheinlich kannte er bereits die Bauteile, die bis 300 spezifiziert waren.
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.
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.
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)
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Marek N. schrieb: > Röhren haben bei diesem Temperaturen kein Probleme. Warum nimmt man die dann nicht?
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 ;) https://www.youtube.com/watch?v=WNl0sFViaxs Woran liegt die verkürzte Lebensdauer von Hochtemperatur-Halbleitern? Ist der Effekt der Elektromigration so extrem hoch bei 300°C?
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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 :-)
Vielleicht sollte man noch erwähnen, das Standardleiterplatten dauerhaft nicht wirklich mehr als 150°C sehen wollen und oberhalb von 200°C die Lötverbindungen auseinander gehen. Das macht alles keinen Spass.
Mani W. schrieb: > Und was bedeutet eigentlich Down Hole? > Loch darunter? > > Murmeltier, es ist besser, Du bleibst in Deiner Höhle... Sei mir nicht böse, bitte! Muss auch noch ein bisserl dazu lernen....
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Es geht auch 500 oder 550 GradC: https://www.researchgate.net/publication/301278838_Silicon_Carbide_Fully_Differential_Amplifier_Characterized_Up_to_500_C https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1073421/FULLTEXT01.pdf
Bis 210°C spezifiziert gibt es tatsächlich recht viele ICs. Da kostet dann ein CAN-Transceiver aber mal eben 50€ statt 50ct. Ich habe ein Weilchen in der Entwicklung von Downhole-Messtechnik gearbeitet. Also Messtechnik, die im Bohrgestänge direkt hinter dem Bohrkopf sitzt. Für Öl natürlich. In 95% der Fälle reicht es, wenn die Elektronik dauerhaft 185° ab kann, darauf war alles ausgelegt. Platinen aus Polyimid, Hochtemperatur-Lötzinn, Vergussmaterialien auf Silikonbasis,... Und vieles, das nicht bis 210° spezifiziert ist, funktioniert trotzdem problemlos. Viele Controller, FPGAs, ICs,... wurden von uns selber getestet und dafür freigegeben. Um robuster und kompakter zu werden, ging es dann teilweise auf MCMs (Multi-Chip-Module). Nackte Dies auf Keramiksubstrate gebondet im Titan-Gehäuse. Wir hatten zumindest SoCs, die bis 300°C lagerfähig waren. Die EInsatztemperatur lag bei max. 260°C, wenn ich mich recht erinnere.
Danke, ich bin halt immer noch auf dem Stand der Kola-Bohrung.
Mani W. schrieb: > Mani W. schrieb: >> Und was bedeutet eigentlich Down Hole? >> Loch darunter? >> >> Murmeltier, es ist besser, Du bleibst in Deiner Höhle... > Sei mir nicht böse, bitte! > > Muss auch noch ein bisserl dazu lernen.... Der Mann hat Größe. Und ich bin wieder mal erstaunt, was für interessante Threads aus (von einigen teilweise als dumm angesehenen) solchen Fragen entstehen. Einfach wunderbar...
Sebastian R. schrieb: > In 95% der Fälle reicht es, wenn die Elektronik dauerhaft 185° ab kann, > darauf war alles ausgelegt. Platinen aus Polyimid, > Hochtemperatur-Lötzinn, Vergussmaterialien auf Silikonbasis,... Ich schätze das Elektrische Problem Numero Uno war da nicht die Hitze, sondern die elektrostatische Aufladung durch die Reibung im Öl. Wie habt ihr dieses Problem gelöst?
Ludwig Lustlos schrieb: > elektrostatische Aufladung durch die Reibung im Öl Kann man evtl. ableiten und Öl kann auch salzhaltig sein. Einige Transistoren bis 200 Grad Arbeitstemperatur sind z.B. bei RS über die parametrische Auswahl zu finden. Allerdings wird man die Leistung gewaltig reduzieren müssen.
Tiefenbohrung Windischeschenbach schrieb: > Toby P. schrieb: >> Warum nimmt man die dann nicht? > > Mechanisch zu fragil und viel zu groß Die Russen hatten früher Mikroröhren für ihre Kampfflieger. Das sollte doch passen.
Toby P. schrieb: > Die Russen hatten früher Mikroröhren für ihre Kampfflieger. Das sollte > doch passen. Nicht nur die Russen, die haben die Röhren ohnehin nicht selbstentwickelt sondern nachgebaut, die Amis haben denen die Röhren sozusagen 'rüber geballert': http://www.inert-ord.net/usa03a/usa6/fuzes/index.html https://en.wikipedia.org/wiki/Proximity_fuze#/media/File:MK53_fuze.jpg ;-)
Wieso man beim bohren nach Öl da unten Elektronik braucht? 1) du musst wissen, wo du bist. Ab 2 Meter unter der Erde geht GPS nicht mehr. Du bohrt aber 4 km unter der Erde nach Öl. Also musst du andere Werte messen. Beispielweise das Gravitationsfeld. Auch kannst du von übertragen ausgesandte Schallwellen und Reflexionen messen. 2) du musst wissen, in welche Richtung du bohrt. Dazu kannst du beispielsweise zusätzlich zu 1) das Magnetfeld messen. 1) und 2) musst du unbedingt können, denn das verlangt das bergbauamt. Du sollst z.b. nicht in das 50 Meter daneben liegende Rohr bohren. 3) unter Tage änderst du die bohrrichtung. Üblicherweise bohrt man vom Erdboden oder Meeresgrund halbwegs senkrecht nach unten. Selbst das klappt mit bohrmeißel und Stahlrohr nur wenige 100 Meter. Danach bist du einige Grad zur Seite abgelenkt und bohrt zunehmend korkenzieherbahnen. Kurz vor erreichen der ölhaltigen Schicht änderst du die bohrrichtung, so dass du in etwa horizontal bohrst. Heißt, unter Tage hast du eine aktorik, um deinen bohrmeißel seitlich auszulenken. Das wird mittlerweile auch halbwegs elektronisch zumindest gesteuert. 4) du möchtest der untertageeletronik von übertage mitteilen, dass jetzt eine richtungsänderung erfolgen soll. Das machst du nur in seltenen Fällen über ein langes Kabel vom bohrturm nach unten. Google mal nach mud pulse telemetry. 5) du möchtest oben wissen, ob unten alles ok ist, oder geologische Messwerte nach oben übertragen. Auch dafür brauchst du unten Elektronik. 6) du möchtest nicht nur das nach oben gespühlte bohrklein untersuchen, sondern auch ganze bohrkerne nach oben bekommen. 7) du möchtest von der im Gestein sitzenden Flüssigkeit Proben ziehen, die dann übertage analysiert werden, oder schon während der Bohrung wissen, wie viel Öl, Wasser und Schwefel da drin ist. 8) du möchtest wissen, in was für gestern du dich befindest und wie porös dieses ist. Davon hängt ab, wie gut sich das Öl fördern lässt. 9) du möchtest wissen, wie die älführende Schicht einige Meter vor dem bohrmeißel verläuft, um proaktiv in der ölführenden Schicht zu bleiben. Diese ist nicht, wie in Comics, eine riesige Höhle voller Öl, sondern eine manchmal nur wenige Meter dicke Schicht aus porösen Gestein. 10) du möchtest untertage dein Bohrloch abdichten, weil der Druck vom Öl/ bohrschlamm zu hoch wird und ein blowout droht. 11) ... daran arbeiten wir gerade ;) Du = Auftraggeber einer Bohrung nach Erdöl/ Gas Achja, nicht nur die Hitze hast du da unten. Wenn du Elektronik direkt an einem bohrmeißel betreibst, rappelt es auch ganz ordentlich.
Ludwig Lustlos schrieb: > Toby P. schrieb: >> Die Russen hatten früher Mikroröhren für ihre Kampfflieger. Das sollte >> doch passen. > > Nicht nur die Russen, die haben die Röhren ohnehin nicht > selbstentwickelt sondern nachgebaut, die Amis haben denen die Röhren > sozusagen 'rüber geballert': Die Russen bauen doch sowieso alles nur nach. Aber die Amis? Mein Vater hat in meiner Kindheit immer was von Bleistiftröhren erzählt. Seine Erkenntnisse stammen von vor dem 2. WK.
neugierig schrieb: > wie sieht es mit Transistoren, Dioden aus? Ausprobieren. Vieles wird bei den Temperaturen noch funktionieren auch wenn es niemand garantiert. Mit dramatisch verkürzter Lebensdauer und jenseits der zugesicherten Eigenschaften. Wir hatten mal einen US Konkurrenten der seine LED Leuchten so genial dimensioniert hat, das sich die LEDs noch während der kundenseitigen Installation selbst entlötet haben und von der Decke fielen. Funktioniert haben die noch, nur eben brutal gealtert. In dem Bereich must Du alles selbst testen. Je gröber die Silizium Struktur um so eher wird das funktionieren, weil die Leckströme stark ansteigen. Also möglichst spannungsfest dimensionieren, bzw. bei Logig so weit wie möglich mit der Spannung runtergehen. Keine Elkos, ptfe Kabel und alles Crimpen. Glasfaserverstärkte Gehäuse für Steckverbinder SMD Bauteile können alle die hohen Löttemperaturen ab. THD nicht unbedingt. Die Diamant ICs gibt es wohl, nur habe ich sowas noch nie gesehen in freier Wildbahn. Dürfte dann auch militär sein und für normalsterbliche nicht verfügbar.
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