为什么工业和军事产品的温度范围如此之高？

在Wikipedia中，电气组件的常见温度范围是：

商业：0至70°C

工业级：-40至85°C

军用：-55至125°C

我可以理解较低的部分（-40°C和-55°C），因为这些温度确实存在于加拿大或俄罗斯等寒冷国家或高海拔地区，但是较高的部分（85°C或125°C）是某些部分有些混乱。

晶体管，电容器和电阻器的加热是非常容易理解的，但是某些IC产生的热量几乎恒定不变（例如逻辑门）

1. 如果我正在考虑使用微控制器或在撒哈拉沙漠中在50°C的环境下运行（我不知道地球上是否有更高的温度），为什么我需要125°C或85°C？内部功率损耗所产生的热量不应为50°C或70°C，否则商用部件会在例如25°C的环境中立即失效？

2. 如果我生活在温和的气候中，全年温度只能在0-35°C范围内波动，并且仅针对同一国家/地区设计工业产品（无出口），我可以使用商业级组件（假设没有认证，法规，并且存在问责制，只有工程道德规范您的行为）？

硅所经历的最高温度可能比环境温度高得多。肯定会发生50°C的环境温度。只有122°F。我亲身经历了亚利桑那州尤马市北部的Kofa野生动物保护区。您需要设计到最坏的情况，而不是一厢情愿的情况。因此，可以说环境温度可以是60°C（140°F）。

本身并没有什么大问题，但您本身并没有得到解决。取同样的温度计在户外读取60°C的温度，然后将其放在阳光直射的金属盒中。它会变得越来越热。

我曾经在亚利桑那州凤凰城看到有人在汽车的引擎盖上煎鸡蛋。当然，这是为此特意设置的特技。汽车停在直角位置，引擎盖直角倾斜，漆成浅黑色。但是，它仍然表明，坐在阳光下的一块金属真的会变热。

我曾经把停在拉斯维加斯机场的车停了几天。我把那些便宜的“棒”圆珠笔之一留在了仪表板上，部分伸出侧面。当我回来时，笔在仪表板的边缘弯曲了90°。我不知道这种笔在什么温度下熔化，但是很明显，在封闭的盒子中，在足够普遍的条件下，它的温度比环境温度高很多。

如果您将一些廉价的消费电子产品放在阳光下的仪表板上而无法使用，您可能会有些恼火，然后扔掉并更换它。如果您的油泵控制器在夏天由于温度过高而停止工作，您将损失很多钱，心烦意乱，并可能会从另一家更重视质量的公司购买替代产品。如果您的导弹防御系统是因为您将其部署在伊拉克沙漠中而不是在开发该系统的马萨诸塞州某个舒适的测试场而停止工作，那您肯定会死的。不会被解雇的采购人员会格外小心，要求所有电子设备都在高温下工作，并坚持要在这些条件下进行测试。

首先，军事装备昂贵。仅当您的客户愿意付款时，您才能负担得起实际测试高温的费用。军事客户往往有普通人梦dream以求的预算。

然后，很明显，如果将IC放入导弹中，那么如果您的导弹从其燃烧的末端或从空气摩擦的末端变热，您可能不希望该事情失败。同去的东西可能被放在一个卫星，火箭洲际等：只要你打的空间，并且在地球的影子，事情可以得到真正的寒冷。军事和航空航天（通常通常是同一家公司）是您期望设备承受大量G加速度，在几秒钟之内变得冷热，热热的典型场所，但仍然需要非常集成度高，重量轻，与风险相比，成本并不重要：

但是，主要区别（除了物理上如何进行温度管理外）仅在于，这三组应用程序进行不同类型的风险评估：

• 消费级/商用级设备：五年之内，有1/5000台电视发生故障，因为某些IC的烘烤时间过长。坏事。许多客户只会得到一个新客户。对于其余的10,000个客户，您将必须提供服务（将其计入产品成本）或使用质量下降的图像（由于竞争对手也这样做，因此您实际上并不需要这样做）。因此，在设计中拥有更多的安全裕度没有多大意义，只需要在可能的环境条件边缘测试组件就行了。您所处的市场价格最为重要，而故障率主要是制造商的财务问题。
• 工业级设备：您的客户是在您的产品上悬挂一条可能非常昂贵的生产线的人。假设大众汽车的生产线停了8小时，因为您的IC无法正常工作。那是您造成的非常可观的损失。大众汽车将愿意付出额外的代价，以确保其供应商确保您针对可能发生的所有环境（以及相当多的范围）测试了组件，以保持可控风险。
• 汽车级设备：危及生命。这不像汽车像地狱一样振动，像地狱那样复杂，像地狱般变得部分发烫并以数百万计推出，这一事实并不那么重要，这意味着要弄清楚任何组件都会变得有些发烫才能可靠地工作（即使只是对安全性不重要的事情）意味着您可能需要维修很多汽车，这确实很昂贵，并且您实际上冒着品牌形象的风险。每个国家都有自己的偏见，反对“那家汽车制造商的劣质可靠性和不良电子产品”，这严重损害了他们的销售。
• 军事级设备：嗯，军事的承诺是随时准备为任何事情做好准备。他们不会因为没有要求所有供应商都遵守极端的环境规格而冒任何失败的风险。这就是它们的发展方向-别有任何风险，尤其是如果您的应用程序无论如何都是昂贵的（想想战斗机）或部署成千上万，并且仍然是生命和任务至关重要的（想想军事通信设备）。

军事（和一般航空航天）设备通常是：

1. 在无压力的机架中，这意味着通过传导来冷却设备。对流冷却在30,000英尺处失去意义，因为很少有空气分子通过对流传递热量。仅通过传导有效地传递热量要困难得多。

2. 在眩光区域（以战斗机的机盖为准），该区域可能非常热。

3. 在环境温度可能超过70摄氏度的海湾中。

4. 在机翼的前缘，温度范围可能从结冰条件（远低于零）到非常热（大约2马赫），即使是少数可用分子的摩擦仍然很高；这就是为什么航天飞机重新制定了详细的热量管理方案）。

短时（通常为30分钟）的卡边缘温度要求为85°C并不罕见，并且将结温提高到120°C或更高不需要花费太多的处理器（仅是一种设备类型）。

总而言之，军事和航空航天环境确实很恶劣（顺便提一下井下应用）。

正如其他人所指出的，完全合格的军用级零件可能很昂贵（高达商业同等零件价格的10倍，有时甚至更多）；作为回应，一些 制造商已经建立了塑料零件的筛查程序，该程序仍具有很高的优势，但不如以前的解决方案那么多。

[更新]

为了回应有关卡边缘温度的评论，这是一个典型的传导冷却机箱：

底盘的外部称为冷壁（我们可以在其中知道温度），它可能只是金属，也可以采用其他方法来维持已知的合理温度。

现在这是一张带有热梯的典型卡：

它们通常由铝制成（价格便宜并且具有适当的热参数），并且梯子与上方机柜的侧边缘接触；由于盒子的内部和外部之间会有一定的温差，因此PCB的耐温要求是在此内部热梯上设定的，就像在卡的边缘看到的那样。

由于热量必须从组件散发到这一点，因此热组件（例如处理器或GPU）上的PCB在卡边缘温度为85C（通常是特定温度）下达到95C或更高的情况并不少见。需求）。

大多数FR-4香精的热阻为因此这种类型的卡中将存在许多内部金属层。$0.4 \frac {W} {mK}$

在某些情况下，我们可能需要使用导热覆层 PCB，尽管昂贵可能是散热的唯一方法。

其他一些评论和答案提到，电子电路需要放在外壳中，并且它们自身的热量产生使其在其中变热。这还不够强调。对于工业，商业和汽车设备，通常需要将电子电路密封在紧密密封的外壳中，以防止各种污染物进入。另外，较高的功率水平是常见的。有很多电机控制，过​​程加热控制和各种功能强大的执行器。微型控制器需要能够在与此类设备相同的机箱中运行。在商业建筑中，用于加热通风和制冷设备的电机控制器和微控制器通常安装在不受温度控制的屋顶机壳中。

普通工业设备由于自身发热而变热。外壳内部的典型温度升高是20-30摄氏度。如果将其放置在没有空调的建筑物中，温度很容易升至70-80摄氏度，有时甚至工业范围也不够。在这种情况下，将使用各种冷却方式：被动对流，强制对流，水冷等。

他们为什么这么高？因为环境高，并非所有东西都可以放在一个温度可控的环境中……人类需要它，电子设备却不能带飞机……与发动机罩相连的零件将处于85℃的环境中。在高空，机身的各个部分将承受-55C的温度。

这都是关于老化测试的。硅晶片在生产时会有一些缺陷，并且每个元素都必须通过最终检查。因此，它们有一个所谓的老化箱用于测试（根据市场的不同，该箱用于设定不同的温度）（我不知道是否存在冻结现象）。

在消费者中，如果有缺陷，大多数IC也会幸免。在工业上，具有较大缺陷晶片的晶片将失效；在军事燃烧室中，具有较小缺陷的晶片将失效。

因此，如果幸运的话，您可以得到与军事产品一样出色的消费产品。我忘了提-测试通常会对有缺陷的零件造成破坏。

如我所见，您正在提出3个问题。一个主要问题和2个子问题（1,2）。

主要问题的答案是，工业和军事产品实际上可能会经历指定的温度范围，并且用户希望确保，如果在给定的温度范围内使用产品，它们将不会失效。

子问题1的答案是，需要考虑两个附加参数：a）功耗，b）安全裕度。
为了使芯片能够散热，其环境温度应比其内部温度低35C。同样，应该允许的安全裕度比要求的最高温度低25C。为了满足这些要求，要在50°C的环境温度下使用的产品必须能够在不低于110°C（50 + 35 + 25）的温度下工作。因此，要求在125°C下运行的组件似乎非常合理。

子问题2的答案是“ 否”，您不应该使用商业级组件，它没有任何安全余地！您需要使用工业级或更高级的产品。

简单的答案（最热的地方，这是您的问题所在的地方），最好附加在一些现有答案上，即设备功耗可以轻松使设备的温度达到（或超过）额定温度温度。设计人员的工作是尝试使设备保持在正常功能范围内。如果该设备的额定温度为50C，并且在50C的环境下运行，则它不会消耗任何功率，因此，如果没有一些主动冷却系统，它实际上就无法运行。

同一50C中的125C器件具有75C的热裕量，无论系统使用何种热阻，都可以耗散功率。

另一个原因是：因为可以！

对于太空应用，他们肯定会喜欢它更高（温度要低得多）。

由于无法解释的downvote编辑：

也许这个答案对某人来说太短了。让我解释一下。

这也是一个提供一些指示的页面。

• 实际硅本身的上限通常为150°C。因此，包装的极限温度不能为150°C-如果包装和功耗允许，则极限温度应为125°C。
• 根据上述链接，实际硅本身的下限约为-117°C（100°C）。实际上，集成电路的设计点太远了。
• 如果商业和工业电路的限制更大，那么就会有经济学上的问题：必须丢弃更多的设备。再说一遍-为了使产品在商业和工业应用上具有经济上的吸引力，必须限制操作极限-极限不能在经济上更高（今天比定义这些极限的过去要小得多）。
• 没有空间等级，因为市场很小，而且因为他们学会了与其他类别的产品一起工作-例如，电子设备放置在卫星的中心，温度在温度范围之内，并且变化不大。他们还使用特定的设计-尤其是经过辐射硬化的设备[辐射可以到达卫星的核心]和受辐射影响较小的技术。