Perché l'acqua danneggia la microelettronica a bassa tensione così facilmente?

Ognuno ha avuto il tempo in cui l'acqua penetra in tutti i suoi dispositivi elettronici e il tutto si rovina, come i telefoni cellulari.

A quella bassa tensione (3-5 volt), non capisco perché sia ​​un danno così a breve termine (a lungo termine ha senso - corrosione, ecc.)

Se un LED fosse in parallelo con l'acqua, potrebbe essere assorbita un po ' più di corrente, ma non sembra essere abbastanza per cortocircuitare il sistema e il LED continuerebbe a brillare.

Quindi cos'è che danneggia permanentemente alcuni componenti elettronici e qual è la causa?

L'acqua pura in realtà non è male per l'elettronica. L'acqua pura non conduce elettricità. Ho visto interi PCB immersi in acqua pura e funzionano perfettamente. Il problema è che l'acqua pura non rimane pura a lungo. Dissolverà / assorbirà rapidamente vari contaminanti dall'ambiente, e quei contaminanti causeranno l'elettricità, ora non pura.

Questi contaminanti provengono dall'ambiente, compresa l'aria. Quindi polvere, sporco e persino CO2 causeranno la conduzione dell'acqua. L'acqua del rubinetto contiene molti minerali e sali che conducono anche.

Ma l'acqua normale (non l'acqua pura) non distruggerà la maggior parte dei componenti elettronici quando il circuito è spento. Risciacquo frequentemente i PCB nel lavandino, o anche una normale lavastoviglie, per pulirli. Devo solo assicurarmi che l'acqua si asciughi completamente e non lasci residui prima di accenderlo.

Ma il motivo per cui i circuiti normali, immersi in acqua normale, non funziona è perché l'acqua normale è conduttiva. Non è un conduttore perfetto, ma è abbastanza un conduttore. Se ottieni abbastanza elettricità che fluisce in / attraverso i luoghi a cui non era destinata, allora è un male. Se sei fortunato, il circuito si comporterà temporaneamente in modo anomalo. Se non sei fortunato, avrai un danno permanente.

I circuiti semplici, come un LED + resistore + batteria, probabilmente funzioneranno bene se immersi. Il LED potrebbe non rimanere acceso e la batteria potrebbe essere completamente scarica. Ma asciugalo e sostituisci la batteria e dovrebbe funzionare bene. Ma alcuni circuiti sono più sensibili. Pensa a un MOSFET che sta commutando centinaia di amp / volt. Ci vuole solo un po 'di elettricità per accendere il MOSFET e l'acqua è abbastanza conduttiva da provocarne l'accensione. Ma ora hai un'enorme quantità di energia attivata quando non dovrebbe essere - quindi non sorprende che qualcosa possa essere danneggiato.

Oppure pensa al partitore di tensione resistivo sul feedback di un convertitore CC / CC. Questo è ciò che imposta la tensione di uscita. Aggiungi un po 'd'acqua e la tensione di uscita potrebbe essere forzata troppo alta. Non ci vorrebbe molto perché l'acqua rovinasse quel divisore. Ora, invece di emettere 3.3v, sputa 9v. Naturalmente, qualsiasi chip alimentato da 9v invece di 3.3v è probabilmente morto.

Quindi, l'acqua non pura è cattiva. Uccide le cose.

Anche se non ho mai sentito parlare di ciò, è anche possibile che l'accensione di un dispositivo imbevuto d'acqua contenente una scheda SRBP economica possa essere un rischio di incendio.

Da adolescente sconsiderato mi dilettavo nel cablaggio a 12V cc attraverso una coppia di binari adiacenti su un pezzo di listello economico, quindi posizionando una goccia di acqua di rubinetto attraverso i binari. All'inizio, tutto ciò che ottieni è un carico di idrogeno e ossigeno, ma alla fine l'acqua riscaldata in parte evapora e in parte si immerge nel materiale di base SRBP economico. Alla fine, la tavola diventa così calda che inizia a carbonizzarsi, quindi le scintille appaiono tra le tracce e alla fine la tavola prende fuoco!

Non so quale sia la tensione minima perché ciò accada (non ci ho provato di recente!) Ma 12V a poche centinaia di milliampere lo farà con Veroboard a passo 0,1 ".

Ho un caricabatterie per cellulare in auto in disuso che sarebbe un candidato ideale per un esperimento in seguito ...

La microelettronica a bassa tensione ha spesso tolleranze basse verso correnti e tensioni più elevate. È la natura del miglioramento della micronizzazione e dell'efficienza energetica. Aggiungendo acqua, si aggiungono percorsi elettrici per varie parti che non erano destinate ad essere lì. Le cose vengono messe in corto circuito, le parti di protezione vengono saltate, le parti possono ricevere tensioni più elevate di quanto possano tollerare.

Un determinato dispositivo potrebbe essere alimentato da una batteria da 3,7 V o una connessione USB da 5 V, ma potrebbero esserci regolatori step-up per alcune sottosezioni dei suoi componenti elettronici. Potresti avere un dispositivo con un incremento fino a 18 V. Aggiungi acqua per creare un percorso elettrico indesiderato e quella sottosezione da 18 V è appena andata in cortocircuito verso una sezione di soli 5 V, uccidendo tutti i chip.

Un IC potrebbe supportare solo l'affondamento o l'approvvigionamento di 10 mA. Aggiungere acqua e un corto a terra o V _cc causerebbe l'estrazione di molto più di 10 mA, friggendo quel pin IC, se non l'intero chip. Poof, c'è l' LCD sul tuo telefono.

La ragione principale per cui ciò accade è che non si tratta di parti singole, non alimentate, ma di un'intera scheda di forse mille parti, tutte con varie soglie di massima tensione e corrente che sono accuratamente disposte in un modo in cui i percorsi elettrici sono attentamente controllati.

Per fare un confronto, la tua auto può sedersi sotto la pioggia senza che entri acqua (se è ben progettata e mantenuta, naturalmente). Guidalo in un fiume (o il fiume viene da te) e l'acqua distruggerà l'interno della cabina e del motore. Questo è quello che stai facendo quando introduci l'acqua nell'elettronica.