Pourquoi les appareils cessent-ils de fonctionner correctement par froid extrême?

J'ai remarqué que beaucoup de téléphones intelligents disent qu'ils ne fonctionneront pas à moins de -4 degrés F (-20 degrés C). Quelqu'un peut-il m'expliquer ce qui se passe lorsque les téléphones deviennent froids, ce qui les empêche de fonctionner?

-4 F est égal à -20 ° C, ce qui correspond à la limite basse standard pour les puces et les composants électriques. Cela s'explique en partie par le fait qu'il est très difficile de tester des puces à basse température, mais il existe de réels problèmes que vous pouvez rencontrer, notamment:

• Les piles se dégradent à basse température, en fonction de leur composition chimique.

  • La tension de sortie de la batterie est plus basse, ce qui signifie que vous avez besoin de plus de courant pour obtenir la même puissance.

  • La résistance interne de la batterie peut augmenter. La résistance supplémentaire peut chauffer la carte, mais elle gaspille également de l’énergie et rend la tension de sortie de la batterie moins stable, car elle changera avec l’appel de courant.

  • La chaleur causée par la résistance supplémentaire peut potentiellement endommager la batterie, car vous chauffez l'intérieur alors que l'extérieur est froid, ce qui crée un gradient thermique qui ajoute des contraintes mécaniques.

• Le cycle thermique des pièces peut devenir pire. Les choses se cassent lorsque vous les rendez froids et les réchauffez à cause de la dilatation thermique. Je pense que le problème s’aggrave aux basses températures et que les métaux deviennent cassants quand ils sont très froids.

• Les puces peuvent tirer plus de courant à basses températures. Cette question complique les deux autres, car plus de courant devient plus de chaleur, ce qui augmente le cycle thermique.

• Changements de synchronisation de la puce. Les circuits numériques ont des règles de synchronisation spéciales pour garantir que tous les signaux sont au bon endroit au bon moment. Abaisser la température change tout cela et peut créer une situation critique.

Pour la plupart de ces appareils, c'est l'affichage ...

Les écrans LCD n'aiment pas le froid.

En règle générale, les modules de caractères standard LCD et graphiques fournissent une gamme de température de 0 ° C à + 50 ° C . Cependant, plusieurs fabricants d’écrans proposent des modèles de températures extrêmes avec des températures de fonctionnement de -40 ° C à +80 ou + 85 ° C. Il existe également un large choix de versions standard allant de -20 ° C à + 70 °

La source

Les types OLED les plus récents ont une tolérance à la température bien meilleure, de -40 ° C à + 80 ° C.

Les batteries n'aiment pas le froid.

En règle générale, toutes les batteries perdent de la capacité et du courant par temps très froid. (Cependant, leur utilisation les réchauffe souvent.) Les lithium ont un problème particulier d’ être chargés très froid .

De plus, les appareils s'inquiètent de la condensation à l'intérieur de l'appareil due à l'air humide pénétrant dans la prise casque, etc.

Les oscillateurs à cristal ne peuvent pas démarrer. ou bien la fréquence de résonance du cristal, qui a un coefficient de température, peut être en dehors de la plage garantie du contrôle automatique de fréquence (afc), nécessaire pour garantir que les paquets de données démarrent aux créneaux horaires prévus même après quelques heures de fonctionnement et un glissement de phase.

Pour ajouter mes 2 centimes sur toutes les bonnes réponses (qui s'appliqueraient non seulement aux appareils électroniques, mais généralement à tous les appareils électriques) - la chute de température entraîne un changement de résistance des matériaux (notamment pour les métaux, ils deviennent moins résistants), alors chose mineure, dans l’équipement industriel, c’est l’un des éléments comptabilisés. Les dispositifs électroniques en souffriraient le plus parce que de nombreuses puces reposent sur des résistances situées entre certaines de leurs lignes pour avoir une valeur spécifique. Si cette valeur change, la puce risque de mal fonctionner ou de s'arrêter complètement.

Les circuits analogiques peuvent également avoir des problèmes à basse température. La résistance change en fonction de la température, de même que les tensions de seuil et les transconductances des transistors. Si une tension ou un courant de référence ne respecte pas les spécifications, cela peut affecter les autres circuits analogiques qui en dépendent (comme un CAN ou une pompe de charge).

Lorsque vous simulez une conception et (ultérieurement) caractérisez et testez du matériel, vous devez choisir une limite inférieure pour la température. Si vous allez un peu en dessous de cette température, il n’y aura peut-être aucun problème réel, mais le fabricant ne peut garantir le bon fonctionnement que si vous respectez les limites testées.

Cela dit, pour les smartphones, la batterie et l’affichage sont probablement les préoccupations majeures, comme le montrent les autres réponses.

Lorsque vous entrez dans les chiffres moins que les choses commencent à ralentir, il y a quelque chose appelé ABSOLU ZERO qui est 0 degré Kelvin ou moins 273 C. @ 0 Kelvin rien ne bouge, y compris les protons et les électrons, il gèle essentiellement l'électricité (pas sûr de ce qui se passe avec des photons ). Éventuellement, la vitesse des puces ralentira, mais pas au même rythme, la synchronisation sera perdue.

Mon 2 centimes est qu'il existe une "équation de diode" (google it!) Qui comprend le courant, la tension et la température. Le comportement des semi-conducteurs dépend donc de la température . Utile dans un thermomètre numérique, mais doit être neutralisée en ajoutant des oligo-éléments et toute autre magie par les fabricants de puces ordinaires pour les faire fonctionner "tout droit". Mais cela ne fonctionne que dans un délai limité. gamme en fonction du budget et de l'utilisation. Donc, je suppose qu'il serait possible de faire un téléphone qui ne fonctionne bien qu'entre -220C et -150C, par exemple.