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实际上,温度应力有两种不同的类型:循环应力和持续热。
几乎所有零件都可能因大量温度循环而失效。零件中每种不同类型的材料都会以不同的速率膨胀和收缩。当然,包装被设计成适应这种情况,并且针对常见的热膨胀响应选择或专门配制了材料,但是仍然会产生应力。最终,来回施加足够的压力会破坏某些东西。
持续的热量是不同的。硅不再是半导体,因此硅晶体管在150°C左右停止工作。将IC加热到该温度不会直接伤害它,除非它无法按预期工作。但是,“未按预期工作”可能包括过多的电流,这会引起更多的热量。最终,某些东西融化,零件被不可逆转地损坏。某些芯片(例如现代处理器)具有如此高的密度,以至于即使从芯片上散发热量几秒钟也无法散热,否则可能导致某些东西熔化。考虑高端处理器裸片的尺寸与烙铁的末端相比,然后考虑到可能有10瓦的功率倾倒入裸片中,并且烙铁在相同的功率水平下达到焊料熔化温度。散热是此类芯片的主要问题。因此,它们现在带有集成的散热器和风扇。卸下散热器和风扇,您的处理器将在短时间内烘烤。或者,它关闭自身以保护自己。无论哪种方式,您的PC都无法运行。
电解电容器与大多数其他电子组件的不同之处在于,它们随着时间的流逝会固有地变坏。热量加速了这一过程。即使在没有循环的情况下在100°C下运行电解盖,其降解速度也比在50°C下更快。
如果晶体管在相同的持续温度下运行,则实际上它将可靠地运行很多年。由于设备内不同材料的不均匀热膨胀,零件的持续加热和冷却会导致微裂纹。这就是为什么即使在电视关闭的情况下,电子管电视也已经发展为在低功率下具有恒定的格栅加热器的原因。从冷到热,每天从冷到热,几年内发生10,000次循环……这就是导致电视故障的原因。
这个事实并不是要破坏著名的Arrhenius方程(较高的温度失效率函数)。大多数物理零件(如您提到的电容器)都遵循Arrhenius方程。需要指出的是,对于某些设备,循环是导致故障的原因,而不仅仅是温度。
我唯一关心的是,请告诉洛克希德的MTBF员工这个事实。可靠性方程式没有周期数因子,因此它们只是“想知道”为什么有些卫星失败而有些没有失败。