1 高温应用

        地下石油和天然气行业，温度＞150℃，最高温度可达200℃。

地下钻探作业

        地下钻探时，需要收集周围的地质构造，可通过测量电阻率、放射性、声音传播时间、磁共振和其他属性，同时还会监控压力、温度、振动和多相位流动，并主动控制阀门。

测井仪器信号链

2 过去设计方案

        过去，由于无法获得高温 IC，石油和天然气等行业的高温电子设备设计师只能使用远高于额定规格的标准温度器件，这样系统可靠性验证将需要花费大量时间。

• 测试速度很难加速，验证周期长；
• 芯片性能批次间存在差异，极端温度下易导致故障；
• 塑料封装只在≤175℃正常工作，且工作寿命将减少。陶瓷封装的标准芯片供货非常少；

3 现在设计方案

        幸运的是，凭借最近的 IC 技术，能够保证以数据手册规格在高温下可靠工作的器件已经问世。工艺技术、电路设计和布局技术均有所发展。但高温下漏电电流仍需关注。

 4 高温系统设计考虑因素

     高温工作电路的设计人员必须考虑 IC 参数和无源器件在宽温度范围内的变化，特别关注其在极端温度下的特性，以确保电路能够在目标限制内工作。如

• 失调和输入偏置漂移；
• 增益误差；
• 温度系数；
• 电压额定值；
• 功耗；
• 电路板泄露；
• 以及其他分立器件（如 ESD 使用的器件和过压保护器件）的固有泄露。

        例如，在高源阻抗与某放大器输入端串联时，无用的漏电流（非放大器本身的偏置电流）会产生失调，进而引起偏置电流测量误差。在所有情况下，高温工作都会加重由焊剂、灰尘和冷凝等污染引起的电路板泄露。

 

泄露电流经电阻产生失调误差 

        解决办法：合理的布局有助于最大程度地减少上述影响，具体做法是在敏感节点之间提供足够的空间，例如将放大器输入和含噪声的供电轨分离，I2 ＜＜ I1。

敏感节点远离干扰源

        注意，表面贴装器件如果靠着 PCB，引脚间就很容易产生泄露，因为焊剂残留在装配结束后还会留在电路板底部。这些焊剂残留会吸湿，从而增加高温时的传导率。此时，表面贴装器件中
会出现寄生电阻（特性很难预测），可能会引起其他的电路误差。要解决这一问题，可以考虑选用尺寸较大的芯片、鸥翼引脚，或在特别敏感的电路区域采用通孔器件。最后，在装配过程结束前再增加一道有效的电路板清洗环节（通常采用超声或皂化剂），无用的残留几乎就能全部清除。

        二极管、瞬态电压抑制器(TVS)和其他半导体器件的泄露都会随着温度升高成指数递增，而且许多情况下都比放大器的输入偏置电流高出很多个数量级。在这些情况下，设计人员必须确保极端温度下的泄露不会降低电路规格，使其超出所需限制。

        目前可供高温下使用的电阻和电容已十分常见。

电容	最高额度温度	注释
MLCC （陶瓷）C0G/NP0	200℃	低容值，低温度系数(TC)，提供 SMT 或通孔封装
MLCC （陶瓷）X7R	200℃	TC 高于 C0G/NP0，成本低
液体钽电解电容	200℃	高容值，大多数采用通孔封装
钽电解电容	175℃	高容值，提供 SMT 封装

电阻	最高额度温度	注释
线绕电阻	275℃	高浪涌能力，稳定
金属薄膜电阻	230℃	高精度
金属氧化物电阻	230℃	通用
厚膜电阻	275℃	通用，宽电阻范围
薄膜电阻	215℃	紧凑，低 TC，高稳定性，提供电阻阵列
陶瓷复合电阻	220℃	碳素电阻在高温下的替代品

        即使是高温电阻，70℃以上时额定功率也会降低。应特别注意目标工作温度时的电阻温度额定值，尤其是在功耗相当大的情况下。例如，假设额定值为 200℃的电阻在 190℃的环境温度下工作，如果其因功耗产生的自热为 20℃，那么还是超过了额定值。
        虽然许多无源器件可以承受高温，但其结构可能并不适合长期处于冲击振动和高温兼具的环境。此外，高温电阻和电容制造商也明确规定了其在给定温度下的工作寿命。使所有器件的工作寿命规格保持匹配对建立高度可靠的系统至关重要。最后，不要忘了，许多额定值达到高温的器件可能需要降低额定值，以保持长久工作。