Электроника может выйти из строя из-за перегрева, перенапряжения, механического воздействия. Есть ли другие причины? [закрыто]

Да, есть другие механизмы. На самом деле полный список привести невозможно. Это та же проблема, что и доказательство отрицательного. Лучшее, что может сделать каждый, — это перечислить механизмы, о которых он знает. Некоторые дополнительные:

Химический . Бросание большинства электронных устройств в чан с кипящей кислотой убьет их, но химические процессы также могут быть более тонкими. Ничто никогда не бывает абсолютно герметичным. Коррозионные агенты будут диффундировать через любой барьер при достаточном количестве времени. Даже один рабочий сборочной линии с небольшим количеством остатков соленого арахиса на руках может загрязнить целую партию эпоксидной смолы, используемой для герметизации чипов. Затем эти чипы имеют высокую частоту отказов от месяцев до лет в теплой и влажной среде. Это только один пример, который действительно имел место.

Потеря основного вещества . На самом деле это не механическая неисправность, поскольку известно, что в некоторых случаях это произойдет. От этого страдают, например, электролитические конденсаторы, даже когда все работает как задумано. Если достаточно долго, электролит диффундирует. Некоторые газонаполненные компоненты имеют ту же проблему, что и неоновые лампы.

Someting потребляется как часть нормальной работы . Аккумуляторы — яркий тому пример. Лампы накаливания — еще один менее очевидный вариант. Температура, необходимая для того, чтобы вызвать предполагаемое излучение черного тела, также приведет к испарению молекул наполнителя с его поверхности, что в конечном итоге приведет к его выходу из строя. В качестве другого примера можно привести катодные покрытия электронных ламп, которые со временем изнашиваются.

Диффузия . Даже если важные вещи не покидают и внутрь не попадают плохие вещи, вещи внутри могут перемещаться. Если не замораживать что-то до абсолютного нуля, вы не можете удержать молекулы от движения. Большую часть времени эти молекулы будут двигаться так медленно, что что-то еще пойдет не так задолго до того, как это вызовет проблемы. Например, примеси P- и N-типа в необработанных полупроводниках необходимы для работы транзисторов. Они диффундировали в кристалл кремния при высоких температурах в течение нескольких часов. При обычных температурах скорость диффузии настолько мала, что другие вещи произойдут, прежде чем большинство транзисторов умрут таким образом. Однако скорость не равна 0, и по мере уменьшения размеров транзисторов это в конечном итоге станет пределом срока службы.

Миграция . Диффузия — это движение одного вещества через другое, а миграция — это прямое массовое перемещение вещества. Это уже вопрос, как нанометровый масштаб современных чипов. Межсоединения не остаются там, где вы их разместили, из-за приложенного напряжения и тока, протекающего через них. Это то, что необходимо учитывать для структур очень мелкого масштаба.

Вы не указали время жизни, так что в долгосрочной перспективе есть другие эффекты, такие как радиоактивный распад. Все, кроме железа, распадется, в конце концов превратившись в железо. Большинство элементов, из которых мы строим вещи, имеют такой долгий период полураспада, что это не имеет значения в человеческом масштабе. Тем не менее, мы намеренно использовали этот эффект. Были космические корабли, работающие на тепле радиоактивного распада (стронция 90, если я правильно помню).

1. Температура:
   температура может привести к выходу из строя схемы по ряду причин, например:

   • Если у вас есть керамические конденсаторы с определенным диэлектриком (например, X7R), а температура окружающей среды превышает диэлектрические пределы, значение/поведение конденсатора не определено и не будет работать в соответствии с конструкцией.

   • Транзисторы! В частности, биполярные переходные транзисторы (BJT). Для кремниевого BJT напряжение базового эмиттера будет падать на -2,5 мВ на каждый градус C повышения температуры, если не компенсировать. Если ваш транзистор не смещен должным образом во всем диапазоне температур, указанном в спецификации вашего продукта, схема не будет работать так, как задумано.

2. Вибрация
   Допустим, вы производите виджет. У вас есть контрактный производитель, который строит его. Как это попадет к вашим клиентам? Вы его отправляете, да? Если качество паяных соединений хорошее, то вибрация в соответствии со стандартом МЭК, эквивалентным вибрации при транспортировочном испытании, не должна показывать ослабление соединений, и схема будет работать в соответствии с проектом с точки зрения технологичности. Если есть такие вещи, как холодная пайка (из-за плохого качества изготовления или несоблюдения температурного профиля компонентов, ИЛИ если на плате МНОГО меди в области компонента и необходимая температура пайки для этот компонент выше из-за необходимости припаивать не только контактные площадки, но и медную плоскость), ЭТО также может вызвать холодную пайку.

3. Согласие

   • ESD (электростатический разряд)!
     Это может произойти несколькими способами. Человеческое тело может генерировать заряд (т. е. в сухой среде) и разряжаться на любых открытых электрических соединениях с цепью в виде дуги (заряда). В случае КМОП это может привести либо к некатастрофическим повреждениям (микроперфорации в изолирующем оксидном слое), либо к катастрофическим повреждениям, которые добавят протечки в затвор (крупные перфорации в оксидном слое) и препятствуют переходу. вообще от работы.

   • Невосприимчивость к радиочастотам
     При наличии радиоволн (т. е. при включении микрофона рации) энергия антенны рации может передаваться ВСЕМ, что напоминает антенну в вашей цепи. Этого может быть достаточно, чтобы сбой сигнала привел к нежелательным результатам.

   • Статика
     Подобно электростатическому разряду, простое статическое электрическое поле (например, при наличии полевого МОП-транзистора), которое может вызвать его сбой. Хитрость здесь в том, что не обязательно должен быть фактический разряд, а просто наличие поля в районе КМОП.

4. Неправильная конструкция (SCR Latchup)
   В электронике из-за способа изготовления транзисторов существуют определенные паразитные непреднамеренные пути, по которым может протекать ток. Например, если некоторые цепи не имеют правильного смещения или неправильной последовательности питания, ток может течь не по предполагаемому пути в полупроводниках, он может течь по непреднамеренному паразитному пути. Этот ток, протекающий по непреднамеренному пути, обычно генерирует большое количество тепла. Это, как и ОУР, разрушительный процесс. Хотя может показаться, что защелкивание SCR происходит несколько раз без каких-либо последствий, на самом деле компонент из-за этого ослабляется. В результате он обязательно преждевременно выйдет из строя в какой-то момент. Вероятно, именно тогда, когда вы меньше всего этого ожидаете.