Question:
Est-ce le courant (et la dissipation de puissance) qui endommage les choses, pas la tension?
Thomas O
2010-11-14 06:15:06 UTC
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Avec des tensions plus élevées (supérieures à environ 5 V), les microcontrôleurs peuvent être endommagés. Est-ce parce que la tension les endommage physiquement ou parce qu'elle permet à un courant excessif de circuler? - et augmente ainsi la dissipation de puissance au-delà des limites de sécurité. Comment cela s'applique-t-il aux autres appareils?

pourrait être tout ou partie de ce qui précède, très dépendant non seulement du dispositif mais des broches desdits dispositifs auxquelles la tension est appliquée.
C'est presque toujours le pouvoir qui endommage les choses, en surtension suffisamment de courants pour permettre le transfert du pouvoir et endommager les choses.
Je veux connaître la réponse à cette question à. Une autre façon de le reformuler serait "Supposons que j'ai une alimentation 20 V mais qu'une extrémité de celle-ci a une résistance de 100 kOhm dessus, donc elle ne peut pas fournir beaucoup de courant. Est-il possible d'endommager une carte microcontrôleur avec cette alimentation?
@davidEGrayson,, il n'est pas simple de définir cela au sens large.
@David - Pensez à poser cette question séparément si vous voulez connaître la réponse. Lorsque vous le faites, ajoutez quelques détails supplémentaires.
Six réponses:
#1
+11
Leon Heller
2010-11-14 06:33:54 UTC
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C'est principalement parce que les couches isolantes de l'appareil ne peuvent résister qu'à une certaine tension. L'isolation se décompose avec une tension excessive et provoque des courts-circuits internes.

Comment les courts-circuits internes endommageront-ils un microcontrôleur de façon permanente? Qu'en est-il exactement du silicium qui va changer et qu'est-ce qui le fait changer?
Les courts-circuits permettent à de gros courants de circuler, ce qui, parce que rien n'est un conducteur parfait, provoque une augmentation de température, qui finit par faire fondre les choses.
La couche isolante la plus mince (et donc la plus sensible à une coupure de tension) est l'oxyde de grille dans un transistor à effet de champ. Je ne sais pas quel est le mode de défaillance lorsque l'oxyde de grille est perforé (ouvert ou court), mais le transistor ne fonctionnera pas comme prévu. Cette défaillance ne serait pas induite thermiquement, car le courant de grille (et donc la dissipation de puissance) devrait être négligeable.Comme le mentionne Endolith, tout court-circuit permet un flux de courant incontrôlé, et des circuits ouverts ou des transistors inactivés peuvent laisser les circuits internes flotter ou entrer dans des états qui peuvent être autodestructeur.
#2
+7
user924
2010-11-14 07:16:41 UTC
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P, I, V sont bien connus, mais rarement les concepteurs et les utilisateurs prêtent attention à dV / dt.

Dans l'électronique de puissance, les dommages sont causés par dV / dt, disons environ 5000V / microseconde. À cette vitesse, les multiples couches de semi-conducteurs (qui ont très souvent un thyristor parasite quelque part) s'ouvrent largement et provoquent une avalanche d'événements destructeurs.

Il est donc possible d'endommager un appareil 1000V 200A avec une combinaison momentanée de courant beaucoup plus faible et tension, car l'énergie se dissipera dans des parties / endroits de la structure différents de ceux normalement attendus.

Mais comment dV / dt endommage-t-il l'appareil? Dites que vous avez quelques microampères qui le traversent, serait-il encore endommagé, même si le courant est très faible?
Les dommages sont toujours thermiques. Ses plusieurs watts ou kilowatts de puissance de crête, qui ruinent irréversiblement la pièce. Mais la cause de l'application d'une telle puissance (disons en pont avec un côté haut court-circuité à bas par accident) est l'ouverture inattendue du côté, qui est censé être fermé. L'ouverture peut se produire avec l'aide du courant microampère s'il dépasse le dv / dt. Bien sûr, il ne fait aucun dommage pendant les premières nanosecondes parce que ses microampères, mais après que le thyristor parasite (ou le BJT inverse parasite) s'ouvre grand, le courant d'avalanche est compté en ampères
#3
+6
JustJeff
2010-11-14 06:52:26 UTC
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Les jonctions PN polarisées en inverse ne peuvent prendre qu'une certaine tension avant de commencer à conduire. Parfois, ils sont conçus pour cela, comme les diodes Zener, mais le plus souvent ils ne le sont pas. Lorsque plusieurs transistors sont fabriqués dans un circuit intégré, des jonctions polarisées en inverse peuvent être utilisées pour les isoler. Si vous obtenez une de ces jonctions normalement polarisées en inverse conductrice, par exemple en dépassant la tension inverse de crête qu'elle peut prendre, toutes sortes de chemins de conduction involontaires peuvent être ouverts, ce qui fait cuire le circuit intégré.

#4
+3
supercat
2011-02-23 22:27:49 UTC
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La forme la plus courante de dommages électriques aux choses est la surchauffe causée par la dissipation totale de puissance. Dans de nombreux cas, on peut en toute sécurité limiter la tension à un niveau très bas et ne pas se soucier du courant, ou limiter le courant à un niveau très bas et ne pas se soucier de la tension. Il y a cependant quelques exceptions:

  1. Il est possible qu'une tension excessive provoque un flux de courant soudain, ou qu'un courant excessif provoque une chute de tension soudaine, et ces courants ou chutes de tension peuvent être suffisants localisés que des dommages peuvent survenir avec une très faible dissipation de puissance totale. Dans certains cas, en particulier en cas de surtension, une capacité localisée peut contenir suffisamment d'énergie pour endommager l'appareil même si le courant est limité de l'extérieur.
  2. Comme d'autres l'ont noté, une tension ou un courant excessif appliqué à une broche d'un appareil qui est alimenté peut amener l'appareil à entrer dans un mode (tel que le verrouillage) qui convertit une grande partie de l'alimentation en chaleur. Même si l'alimentation de la broche de surtension ou de surintensité est limitée, l'alimentation peut fournir suffisamment d'énergie pour détruire totalement l'appareil.
  3. Les conditions de surtension et de surintensité peuvent accélérer suffisamment les changements physiques ou chimiques d'un appareil pour le provoquer échouer prématurément ou sortir des spécifications; un condensateur électrolytique qui est chargé au-delà de sa tension nominale, par exemple, peut voir son diélectrique s'épaissir progressivement, réduisant ainsi sa capacité. Notez que de tels effets peuvent causer des dommages même si la dissipation de puissance est légère et que le refroidissement est suffisant pour éviter la surchauffe.
#5
+2
Gibbon1
2010-11-14 11:06:03 UTC
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La réponse est que cela dépend de l'appareil et de la façon dont la tension / le courant est appliqué.

Si vous mettez trop de tension sur une porte de transistors CMOS, alors elle perforera et l'endommagera. Peut-être assez pour que le circuit ne fonctionne pas, ou peut-être pas. C'est un problème classique avec les circuits intégrés analogiques, ils sont zappés, puis ils deviennent bruyants. La même chose peut arriver aux transistors bipolaires.

Une défaillance classique dans les circuits intégrés CMOS est le verrouillage, où un pic de courant bascule sur les SCR parasites associés aux transistors CMOS. Le courant circule alors de VCC à la terre, ce qui risque de surchauffer l'appareil. Et aussi des courants élevés qui font frire les diodes de protection sur les entrées, les faisant fuir.

Et comme l'homme l'a dit, dV / dt a tendance à tuer les appareils électriques. Souvent parce que cela les amène à s'allumer partiellement dans des zones localisées, qui surchauffent et traversent. C'est pourquoi faire rouler votre propre contrôleur de moteur produit généralement une grosse fumée.

#6
+2
Jim C
2010-11-16 02:12:33 UTC
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Je sais que c'est une simplification grossière, mais la façon dont je l'ai toujours regardée l'était; la surtension brise la couche d'isolation entre les conducteurs et endommage les appareils, la surintensité endommage les conducteurs eux-mêmes principalement par surchauffe.



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