¿Los dispositivos están dañados por alta corriente o alta temperatura?

En primer lugar, muchos dispositivos especifican una corriente de entrada máxima como característica, en lugar de un requisito de funcionamiento. Por ejemplo, si un IC de lógica digital especifica que su corriente de entrada máxima es de 5 mA (por ejemplo), eso generalmente significa que siempre que proporcione un voltaje de suministro de energía adecuado, el dispositivo no consumirá más de 5 mA, es decir , es la promesa del dispositivo no tomar más de 5 mA, no es un requisito para el usuario no proporcionar más de 5 mA.

Sin embargo, otros dispositivos especifican un límite de corriente como requisito del usuario. Los ejemplos comunes son resistencias, inductores, reguladores lineales. Para resistencias o reguladores lineales, el motivo de este límite suele ser limitar el autocalentamiento que podría causar daño térmico a la pieza. Para los inductores, el límite suele estar relacionado con la saturación del material del núcleo, aunque también pueden entrar en juego los límites térmicos. En estos casos, proporcionar un mejor enfriamiento (por ejemplo, mediante disipación de calor) puede permitir operar con corrientes más altas o ser necesario para evitar la reducción de las especificaciones de corriente máxima.

Me pregunto si enfriamos el dispositivo a -230 Celsius (aceptamos que todavía funciona) y luego aplicamos esa gran cantidad de corriente, ¿sobreviviría?

Depende del tipo de pieza. Para algunas partes, podría permitirle operar con corrientes superiores a las nominales. En otras partes, puede causar tensiones térmicas (debido a gradientes térmicos o desajustes de CTE entre diferentes materiales dentro de la parte) que dañan la parte incluso cuando se opera por debajo de la clasificación nominal.

Como una gran simplificación, dos cosas matan la electrónica: sobretensión y sobretemperatura. La sobrecorriente puede conducir a cualquiera, según el dispositivo y la situación. Entonces, sí, algunos dispositivos (¡no todos!) podrían funcionar más allá de sus corrientes nominales nominales si se enfriaran adecuadamente. Por lo general, estos dispositivos indicarían una corriente nominal a cierta temperatura . Pero los detalles variarán mucho de un dispositivo a otro, y realmente necesita comprender más sobre el dispositivo en el que está trabajando y lo que está tratando de hacer con él antes de continuar con un diseño basado en sobreenfriar el dispositivo.

Además, vale la pena señalar que todos los dispositivos tienen una temperatura operativa mínima (ya sea que se indique o no), lo que significa que hay un límite en cuanto a la fuerza con la que puede enfriarlos antes de arriesgarse a que algo más salga mal. E incluso si pudieras mantener la carcasa de un dispositivo cerca del cero absoluto al hundirlo en un superconductor fractal gigante en el espacio interestelar, todavía hay que lidiar con la caída térmica entre las entrañas y la carcasa. Existen límites estrictos para lo que se puede lograr al enfriar un dispositivo determinado, y el costo de un dispositivo más grande suele ser mucho menor que el costo de la refrigeración.

Los dispositivos son dañados por lo primero que los mata.

Dado un evento de sobreparámetro lo suficientemente extremo, todos los dispositivos morirán.

Por lo general, los parámetros que ocurren alrededor de un dispositivo estarán acoplados por el tipo de dispositivo, de modo que un parámetro siempre provocará su desaparición.

Por ejemplo, tome una resistencia, donde se aplica un voltaje a temperatura ambiente y fluye una corriente que la calienta. Con una resistencia de valor muy bajo, el voltaje y, por lo tanto, la potencia serán bajos, por lo que puede ser la electromigración en el conductor lo que eventualmente provoque su falla. Con una resistencia de valor muy alto, la corriente y, por lo tanto, la potencia serán bajas, por lo que la formación de arcos en el elemento resistivo podría ser la causa de la muerte. Con un valor medio, no pueden ocurrir fallas de voltaje ni de corriente antes de que la resistencia se sobrecaliente. Obviamente, el sobrecalentamiento grave lleva tiempo, mientras que un arco puede ocurrir casi instantáneamente, por lo que el tiempo hasta la falla también es importante.

Y eso es solo una resistencia simple. Cuando el dispositivo es más complejo, con cables de unión a una matriz semiconductora que puede fusionarse en condiciones de pulso, o capas delgadas de óxido que pueden perforar con voltios de un solo dígito aplicados a través de ellas, o una matriz de dados FET pequeños paralelos directamente en un gran FET cuya capacidad para compartir corriente de manera estable depende de la duración del pulso de calentamiento, entonces tiene un trabajo importante para comprender los detalles de todos los posibles mecanismos de falla, y cuál destruirá el dispositivo primero.