Temperatura de funcionament

Una temperatura de funcionament o temperatura d'operació és la temperatura a la que funciona un dispositiu elèctric o mecànic. El dispositiu funcionarà eficaçment dins d'un ranc de temperatura específic que varia segons la funció del dispositiu i el context de l'aplicació, i varia des de la temperatura mínima de funcionament fins a la temperatura màxima de funcionament. Fòra d'este ranc de temperatures de funcionament segures, el dispositiu pot fallar.

És un component de l'ingenieria d'confiabilidad.

Rancs

La majoria dels dispositius es fabriquen en varis graus de temperatura. Les calificacions àmpliament acceptades són:

Sector	°C
Comercial	0 fins a 70
Industrial	−40 fins a 85
Militar	−55 fins a 125

No obstant, cada fabricant definix els seus propis graus de temperatura, per lo que els dissenyadors deuen prestar molta atenció a les especificacions reals de la full de senyes. Per eixemple, Maxim Integrated utilisa cinc graus de temperatura per als seus productes:

Sector	°C
Militar complet	−55 fins a 125
Automotriz	−40 fins a 125
AEC-Q100 Nivell 2	−40 fins a 105
Industrial estés	−40 fins a 85
Industrial	−20 fins a 85

L'us de dits graus assegura que un dispositiu siga adequat per a la seua aplicació i resistirà les condicions ambientals en les que s'utilisa. Els rancs de temperatura de funcionament normals es veuen afectats per varis factors, com el malbarat d'energia del dispositiu. Estos factors s'utilisen per a definir una "temperatura llindar" d'un dispositiu, és dir, la seua temperatura màxima de funcionament normal i una temperatura màxima de funcionament més allà de la qual el dispositiu deixarà de funcionar. Entre estes dos temperatures, el dispositiu funcionarà a un nivell no pico. Per eixemple, una resistència pot tindre una temperatura llindar de 70 °C i una temperatura màxima de 155 °C, entre els quals presenta un derrateo tèrmic.

Per a dispositius elèctrics, la temperatura de funcionament pot ser la temperatura d'unió (T_J) del semiconductor en el dispositiu. La temperatura de l'unió es veu afectada per la temperatura ambiente i, per als circuits integrats, ve donada per l'equació:

___MATH_0___

Símbol	Nom	Unitat
___MATH_1___	Temperatura de l'unió (Junction)	°C
___MATH_2___	Temperatura ambiente	°C
___MATH_3___	Malbarat de potència del circuit integrat	W
___MATH_4___	Unió a la resistència tèrmica ambiental	°C / W

Aeroespacial i militar

Els dispositius elèctrics i mecànics utilisats en aplicacions militars i aeroespacials poden necessitar soportar una major variabilitat ambiental, inclós el ranc de temperatura.

En el Departament de Defensa dels Estats Units s'ha definit l'Estàndar Militar dels Estats Units para tots els productes utilisats per les Forces Armades dels Estats Units. El disseny ambiental d'un producte i els llímits de prova a les condicions que sofrirà durant la seua vida útil s'especifiquen en MIL-STD-810, el Estàndart de métodos de prova del Departament de Defensa per a consideracions d'ingenieria ambiental i proves de laboratori.

La norma MIL-STD-810G especifica que:

...l'estabilisació de la temperatura de funcionament es conseguix quan la temperatura de la(s) part(s) funcional(és) de l'element de prova que es considera que té el retart tèrmic més llarc està canviant a una taxa de no més de 2.0 °C (3,6 °F) per hora.

També especifica procediments per a evaluar l'eixercite dels materials a càrregues de temperatura extrema.

Les pala de les turbines de motors militars experimenten dos tensions de deformació significatives durant el servici normal, fluencia i fatiga tèrmica. La vida útil d'un material "depén en gran mida de la temperatura de funcionament", i l'anàlisis de la fluencia és, per tant, una part important de la validació del disseny. Alguns dels efectes de la fluencia i la fatiga tèrmica poden mitigar-se integrant sistemes de refredat en el disseny del dispositiu, reduint la temperatura màxima experimentada pel metal.