Por lo general, los semiconductores son los dispositivos menos sensibles a la temperatura a bajas temperaturas, hasta donde llega la funcionalidad . Pueden tener una clasificación de 0-70 ° C (rango de temperatura comercial) pero, de hecho, muchos funcionarán bastante bien a temperaturas de nitrógeno líquido (77K).

Los condensadores (especialmente los electrolíticos y muchos tipos cerámicos) disminuirán de valor, a veces precipitadamente o la resistencia interna aumentará considerablemente.

Las baterías a menudo funcionan muy mal a temperaturas moderadamente bajas: la resistencia interna aumenta y la capacidad se reduce. Las pantallas LCD pueden tener problemas con la velocidad y la compensación de temperatura.

Aparte de las tapas de cerámica, algunas de las cuales son muy sensibles a la temperatura, la mayoría de estos dispositivos tienen líquido contenido dentro de ellas.

No hay muchas razones para especificar dispositivos en un rango muy amplio (y probarlos con un margen para asegurar que) si no se van a usar en un entorno automotriz o militar, y las pruebas y especificaciones permite a los fabricantes de semi segmentar el mercado y cobrar un poco más de dinero para dispositivos de amplio rango. Muchas semis comerciales normalmente operarán en un rango mucho más amplio con especificaciones relajadas, por ejemplo, si registra el chip a 250MHz en lugar de 300MHz.

La razón más común para los límites electrónicos de congelación es la absorción de humedad en moléculas de tamaño suficiente cuando se congelan y expanden, lo que hace que los alambres microscópicos se rompan. (efecto de palomitas de maíz)

Aunque no hay ningún problema con el almacenamiento a -40 ° C, el autocalentamiento rápido con cantidades microscópicas de vapor de agua congelada puede causar el mayor daño.

A lo largo de las décadas, el plástico ha mejorado en el epoxi encapsulado negro para mejorar el grado de los sellos de humedad.

Pero para la encapsulación o lente de plástico transparente, la tecnología de sellado aún no está disponible.

No sé qué láser se utiliza, pero aquí hay un ejemplo de dicha especificación.

Es posible que puedas mantenerlo en funcionamiento y salir al exterior en un clima bajo cero sin el choque térmico de calentar las moléculas de H2O congeladas en un pozo,  el estuche sellado, pero el funcionamiento cuando se almacena a menos de 0 ° C puede ser un problema, pero no se garantiza que falle.

Una explicación simple de una especificación de temperatura conservadora es solo el costo de la prueba, en comparación con el valor agregado al producto. Puede probar un lote de prototipos a -10 ° C y reclamar 0 ° C como la temperatura mínima admitida. Las pruebas a -40 ° C cuestan más, en términos de tiempo y equipos de prueba. Debido a la dispersión de los componentes y las tolerancias, en un rango de temperatura más amplio, el rango de comportamiento que debería esperar aumentará.

No es desconocido que el mismo producto sea etiquetado con diferentes especificaciones y se venda a diferentes precios (asumiendo que no hay factores de rendimiento a considerar). Igualmente, las características bastante triviales pueden limitar el rango de temperatura si requieren componentes específicos.

Hay tres rangos principales de temperatura para dispositivos electrónicos:

comercial : 0 ° C a 70 ° C industrial : -40 ° C a 85 ° C militar : -55 ° C a 125 ° C

cuando el rango de temperatura aumenta, también lo hace el precio porque aumenta la complejidad del diseño.

Bastante cualquier parámetro físico depende de la temperatura: los cambios de tamaño del metal, las cosas se queman y los transistores hacen cosas graciosas. Un circuito que funciona perfectamente a temperatura ambiente podría comenzar a comportarse mal si se lo aleja demasiado, ya sea aumentando o reduciendo la temperatura. Una resistencia común cambiaría de tamaño debido a la expansión / artilugio del metal, cambiando su valor de resistencia. Tal efecto se puede usar incluso para medir la temperatura.

Adivinar qué comienza a fallar en tu dispositivo es difícil, si no imposible, sin mirar dentro, pero hay un gran problema: es un instrumento de medición. Supongo que la medición láser envía un pulso de luz y mide cuánto tiempo tarda en recuperarse, luego convierte el tiempo en distancia desde que se conoce la velocidad de la luz.

¿Cómo puedes medir el tiempo? Por ejemplo puedes usar un contador. Restablece el contador, luego, cuando se envía el pulso, lo inicia. Cuando el pulso vuelve, lees el valor y, sabiendo la velocidad del reloj, puedes averiguar cuánto tiempo ha pasado.

¿Y el reloj? Un cristal con algunas cositas analógicas de fantasía lo genera. Los cristales son bastante estables, pero cambian con la temperatura.

Hay tres controladores principales para un límite de temperatura específico:

1. Consideraciones físicas

La ciencia material no es trivial. Los fabricantes de componentes deben lidiar con los coeficientes de expansión. Un IC típico será paquetes con silicio + alambres de aluminio + alguna forma de carcasa de plástico. Todos estos materiales se expanden a diferentes velocidades y, mientras se intenta igualar su expansión lo más cerca posible, a cierta temperatura se desgarrará literalmente.

2. Consideraciones materiales

Junto con la expansión está la capacidad para que un compuesto aún sea viable a la temperatura. Los semiconductores de silicio dejan de comportarse como se espera alrededor de 175 ° C. El poliéster (condensador dieléctrico) comienza a descomponerse a más de 100 ° C. Los epoxis pasan por una etapa de cristalización más allá de cierta temperatura.

3. Características de los componentes indicados

Los fabricantes de componentes desean el mayor rendimiento posible de su proceso de fabricación. Del mismo modo, están "vinculados" a lo que se indica en sus hojas de datos. Debido a las tolerancias de producción y los diferenciales, no todas las piezas se construyen por igual.

Si un lote en particular cumple con las hojas de datos para el rango de temperatura militar (-55 ° C a 125 ° C), están marcados para dicho uso. Si fallan los militares, se verifican contra Automoción (-40 ° C a + 125 ° C), luego Industrial (-40 ° C a 100 ° C) y finalmente Comercial (0 ° C a 85 ° C).

Si un lote en particular no puede cumplir con la extensión de la hoja de datos, entonces desechan las partes.

En la parte superior de la lista de sospechosos para los límites de rango de temperatura estaría la batería. Muchas / la mayoría de las químicas de las baterías no funcionan bien en temperaturas muy frías (o muy calientes, tampoco).