いくつかの共通ルール
温度が約 185 ～ 200 °C (正確な値はプロセスによって異なります) になると、リークの増加とゲインの低下によりシリコン チップの動作が予測不能になり、ドーパントの拡散が加速されてチップの寿命が数百時間に短縮されます。あるいは、最良の場合でも、ほんの数千時間しかかからない可能性があります。ただし、掘削器具用途など、チップが高温環境で動作することが多いアプリケーションなど、一部のアプリケーションでは、高温によるチップのパフォーマンスの低下や寿命の短縮の影響は許容されます。ただし、温度が高くなるとチップの寿命が短くなり使用できなくなる可能性があります。
非常に低い温度では、キャリア移動度の低下により最終的にチップの動作が停止しますが、一部の回路は、温度が公称範囲外であっても、50K 未満の温度では正常に動作できます。
基本的な物理的特性だけが制限要因ではありません
設計のトレードオフを考慮すると、特定の温度範囲内ではチップのパフォーマンスが向上する可能性がありますが、その温度範囲外ではチップが故障する可能性があります。たとえば、AD590 温度センサーは、電源を入れて徐々に冷却すれば液体窒素中で動作しますが、77K では直接起動しません。
パフォーマンスの最適化により、より微妙な効果が得られます
商用グレードのチップは、0 ～ 70°C の温度範囲では非常に優れた精度を備えていますが、その温度範囲外では精度が低下します。同じチップを搭載した軍用グレードの製品は、異なるトリミング アルゴリズムやわずかに異なる回路設計を使用しているため、-55 ～ +155 °C の広い温度範囲で商用グレードのチップよりもわずかに低い精度を維持できます。商用グレードの規格と軍用グレードの規格の違いは、テストプロトコルの違いだけが原因ではありません。
他に問題が 2 つあります
最初の問題:パッケージング材料の特性により、シリコンが破損する前に破損する可能性があります。
2 番目の問題:熱衝撃の影響。ゆっくりと冷却しても 77K で動作できる AD590 のこの特性は、より高度な過渡熱力学アプリケーションの下で液体窒素に突然置かれた場合にも同様にうまく動作することを意味するものではありません。
公称温度範囲外でチップを使用する唯一の方法は、テストを繰り返し、テストを繰り返し、チップのいくつかの異なるバッチの動作に対する標準外の温度の影響を確実に理解できるようにすることです。すべての仮定を確認してください。チップのメーカーがこれに関してサポートを提供してくれる可能性もありますが、公称温度範囲外でチップがどのように動作するかについては情報を提供しない可能性もあります。
投稿日時: 2022 年 9 月 13 日