为什么设备在极冷的情况下无法正常运行？

我注意到很多智能手机都说它们不会在-4华氏度（-20摄氏度）下工作。谁能向我解释当手机变冷而导致手机无法正常工作时会发生什么情况？

-4 F为-20C，这是芯片和电气组件的标准下限。其中一些只是因为很难在低温下测试芯片，但是您可能会遇到一些实际问题，其中包括：

• 电池在低温下会降解，具体取决于它们的化学性质。

  • 电池输出电压较低，这意味着您需要更多电流才能获得相同的功率

  • 电池内阻会增加。增加的电阻会加热电路板，但也会浪费功率，并使电池输出电压不稳定，因为它会随着电流消耗而变化。

  • 由于额外的电阻引起的热量可能会损坏电池，因为在外部寒冷的情况下对内部进行加热会产生热梯度，从而增加机械应力。

• 零件的热循环会变得更糟。当您将其冷却并由于热膨胀将其加热时，东西会破裂。我认为，在较低温度下，此问题会更加严重，这可能与金属在非常冷时变脆有关。

• 芯片可以在低温下吸收更多电流。由于更多的电流变成更多的热量，这增加了热循环，因此这两个问题更加复杂。

• 芯片时序改变。数字电路具有特殊的时序规则，以确保所有信号在正确的时间放置在正确的位置。降低温度会改变所有这些情况，并可能导致竞争状况。

对于大多数这些设备，它是显示器...

液晶显示器不喜欢感冒。

通常，标准的LCD字符和图形模块可提供0°C至+ 50°C的温度范围。但是，一些显示器制造商提供工作温度为-40°C至+80或+ 85°C的极限温度模型。还有多种标准版本可供选择，范围从-20°C到+ 70°C

资源

较新的OLED类型确实具有更好的温度耐受性，尽管温度范围为-40°C至+ 80°C。

电池不喜欢寒冷。

通常，所有电池在极冷时都会失去容量和电流。（但是，使用它们通常会使它们变热。）。锂在极冷的情况下具有特殊的问题。

此外，设备还担心由于潮湿的空气进入耳机插孔等而在设备内部发生凝结。

晶体振荡器可能无法启动。或者具有温度系数的晶体谐振频率可能不在保证的自动频率控制（afc）范围之内，该频率是即使在经过数小时的工作和相位滑动之后也要确保数据包在预期的时隙上开始的时间。

在所有出色的答案（不仅适用于电子设备，而且通常适用于所有电子设备）上加2美分-温度下降会导致材料电阻变化（即对于金属，它们的电阻变小），而这似乎是较小的事情，在工业设备中，这是占的项目之一。电子设备将遭受最大的痛苦，因为许多微芯片依靠其某些线路之间的电阻来确定特定的值，如果该值发生变化，微芯片可能会开始出现异常或完全关闭。

模拟电路在低温下也会出现问题。电阻随温度变化，晶体管阈值电压和跨导也变化。如果基准电压或电流超出规格范围，则可能会影响其他依赖于基准电压或电流的模拟电路（例如ADC或电荷泵）。

在模拟设计以及（稍后）表征和测试硬件时，必须选择温度的下限。如果您将温度降到该温度以下，可能不会有任何实际问题，但是制造商仅在您保持在测试极限内的情况下才能保证正确操作。

话虽如此，对于智能手机，电池和显示屏可能是更大的问题，如其他答案所示。

当您遇到负数时，事情开始放慢，出现了一种称为绝对零的物质，其温度为0开氏温度或273°C。在0开氏温度下，包括质子和电子在内的任何东西都没有移动，它基本上冻结了电（不确定光子会发生什么） ）。最终，芯片速度会减慢，但速度不会相同，因此会丢失同步。

我的2美分是，有一个包含电流，电压和温度的“二极管方程式”（用谷歌搜索！）。因此，半导体的行为取决于温度。在数字温度计中很有用，但必须通过添加普通芯片制造商的微量元素和其他魔力来抵消它们，以使其正常工作。但这仅在有限的温度下有效。范围取决于预算和使用情况。因此，我猜想有可能制造出一种仅在-220C和-150C之间工作的电话。