芯片的極限溫度與額定電壓和電流一樣是絕對(duì)的嗎？不是的！

 

盡管集成電路制造商不能保證芯片在其額定溫度范圍之外也正常工作，但當(dāng)超出其溫度范圍限制時(shí)，芯片不會(huì)突然停止工作。但是如果工程師需要在其他溫度下使用芯片，那么他們必須確定這些芯片的工作情況，以及芯片行為的一致性。

 

 

當(dāng)溫度約為185~200°C（具體值取決于工藝），增加的漏電和降低的增益將使得硅芯片的工作不可預(yù)測(cè)，并且摻雜劑的加速擴(kuò)散會(huì)把芯片壽命縮短至數(shù)百小時(shí)，或者最好的情況下，也可能僅有數(shù)千小時(shí)。不過(guò)在某些應(yīng)用中，可以接受高溫對(duì)芯片造成的較低性能和較短壽命影響，如鉆頭儀器儀表應(yīng)用，芯片常常工作在高溫環(huán)境下。但如果溫度變得更高，那么芯片的工作壽命就可能變得太短，以至于無(wú)法使用。

 

在非常低的溫度下，降低載流子遷移率最終導(dǎo)致芯片停止工作，但是某些電路卻能夠在低于50K的溫度下正常工作，盡管該溫度已經(jīng)超出了標(biāo)稱范圍。

 

 

設(shè)計(jì)上的權(quán)衡考慮可能會(huì)使芯片在某一溫度范圍內(nèi)的性能得到改善，但是在該溫度范圍外芯片卻會(huì)發(fā)生故障。例如，如果AD590溫度傳感器在上電后并逐漸冷卻的情況下，它可工作于液氮中，但是在77K時(shí)卻不能直接啟動(dòng)。

 

性能優(yōu)化導(dǎo)致了更加微妙的影響

 

商用級(jí)芯片在0~70°C的溫度范圍內(nèi)具有非常好的精度，但是在該溫度范圍外，精度卻會(huì)變得很差。而相同芯片的軍用級(jí)產(chǎn)品由于采用了不同的微調(diào)算法，或者甚至使用略有差別的電路設(shè)計(jì)，使它能夠在-55~+155°C的寬溫度范圍內(nèi)保持略低于商用級(jí)芯片的精度。商用級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和軍用級(jí)標(biāo)準(zhǔn)之間的差別并不僅僅是由不同的測(cè)試方案導(dǎo)致的。

 

 

第一個(gè)問(wèn)題是封裝材料的特性，封裝材料可能會(huì)在硅失效之前就失效；

 

第二個(gè)問(wèn)題是熱沖擊的影響。AD590在緩慢冷卻的情況下，在77K的溫度下也能夠工作的這種特性，并不意味著其在較高的瞬態(tài)熱力學(xué)應(yīng)用下突然被放置到液氮中，還能同樣正常工作。

 

在芯片的標(biāo)稱溫度范圍外使用的唯一方法就是測(cè)試，測(cè)試，再測(cè)試，這樣才確保您能夠理解非標(biāo)準(zhǔn)溫度對(duì)幾個(gè)不同批次的芯片行為的影響。檢查您所有的假設(shè)。芯片制造商有可能會(huì)向您提供相關(guān)幫助，但是也可能不會(huì)給出有關(guān)標(biāo)稱溫度范圍外的芯片工作的任何信息。