Por que a água danifica a microeletrônica de baixa tensão tão facilmente?

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Todo mundo já passou o tempo em que a água se espalha por todos os seus componentes eletrônicos, e tudo se estraga, como telefones celulares.

A essa baixa tensão (3-5 volts), não entendo por que causa tanto dano a curto prazo (longo prazo faz sentido - corrosão etc.)

Se um LED estivesse paralelo à água, talvez um pouco mais de corrente fosse consumida, mas não parece ser suficiente para causar um curto-circuito no sistema, e o LED ainda brilharia.

Então, o que danifica permanentemente alguns eletrônicos e qual é a causa?

Skyler
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Imagine que exista um dispositivo, digamos algum pino de saída, que possa fornecer apenas 5mA. Quando submerso enquanto ligado, este pino fica em curto e, devido à lei de Ohm, tenta fornecer muito mais corrente do que isso, geralmente danificando componentes internos sensíveis. Este é apenas um modo de falha.
Jonathon Reinhart
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@ JonathonReinhart - Você parece estar assumindo que a água é extremamente condutora. Isso geralmente está incorreto.
Connor Lobo
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@ConnorWolf Não necessariamente. Eu disse "curto-circuito", não " morto em curto".
Jonathon Reinhart
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@ConnorWolf para fins práticos, é extremamente condutor. Claro que não é supercondutor. Mas não é ar. Não sejamos pedantes sobre isso, este não é o assunto da física.
Passerby 5/09/13
Também existem algumas partes de circuitos sensíveis a mudanças minuciosas - observe faixas de RAM DDR, osciladores de cristal etc. - sempre que existirem pequenas correntes, altas frequências ou baixas tensões, uma pequena mudança pode estragar o cão.
você

Respostas:

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Água pura não é realmente ruim para a eletrônica. Água pura não conduz eletricidade. Eu vi PCBs inteiros submersos em água pura e eles funcionam muito bem. O problema é que a água pura não permanece pura por muito tempo. Ele dissolve / absorve rapidamente vários contaminantes do meio ambiente, e esses contaminantes farão com que a água agora não pura conduza eletricidade.

Esses contaminantes vêm do meio ambiente - incluindo o ar. Portanto, poeira, sujeira e até CO2 causarão a condução da água. A água da torneira contém muitos minerais e sais que também serão conduzidos.

Mas a água normal (não a água pura) não destrói a maioria dos eletrônicos quando o circuito está desligado. Frequentemente lavo os PCBs na pia ou até mesmo uma máquina de lavar louça normal para limpá-lo. Só preciso garantir que a água seque completamente e não deixe resíduos antes de ligá-la.

Mas a razão pela qual os circuitos normais, submersos na água normal, não funciona é porque a água normal é condutora. Não é um condutor perfeito, mas é o suficiente. Se você receber eletricidade suficiente fluindo em / através de locais que não foram projetados, isso é ruim. Se você tiver sorte, apenas fará com que o circuito se comporte temporariamente. Se você não tiver sorte, terá dano permanente.

Circuitos simples, como um LED + Resistor + Bateria, provavelmente funcionarão bem quando submersos. O LED pode não permanecer aceso e a bateria pode estar completamente descarregada. Mas seque-o e substitua a bateria, e deve funcionar bem. Mas alguns circuitos são mais sensíveis. Pense em um MOSFET que esteja alternando centenas de amperes / volts. É preciso apenas um pouco de eletricidade para ligar o MOSFET, e a água é apenas condutora o suficiente para fazê-lo ligar. Mas agora você tem uma quantidade enorme de energia ligada quando não deveria - então não é surpresa que algo possa ser danificado.

Ou pense no divisor de tensão resistiva na realimentação de um conversor DC / DC. É isso que define a tensão de saída. Adicione um pouco de água e a tensão de saída pode ser forçada muito alta. Não demoraria muito para a água estragar esse divisor. Agora, em vez de emitir 3.3v, está cuspindo 9v. Obviamente, qualquer chip que esteja sendo alimentado de 9v em vez de 3.3v provavelmente está morto.

Então, água não pura é ruim. Isso mata coisas.

endólito
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Além disso, tente colar duas sondas de um multímetro em um copo de água da torneira e meça a resistência. Distância entre as sondas vai afetar a medição ligeiramente, mas você pode ser surpreendido com o que ordem de grandeza o resultado vem a ser
Shamtam
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A corrosão é outra questão. A água tende a não ser exatamente o pH 7, mas em algum lugar na faixa de 6,5 a 8, dependendo do seu conteúdo mineral. Os vários sais na água começam a oxidar as juntas de solda e outras superfícies dos componentes, levando a um maior desgaste e danos. Costumávamos ver isso muito no reparo de telefones celulares - a solução envolvia o uso de um banho de vibração e solventes para limpar o resíduo e, em seguida, retocar manualmente as juntas corroídas.
Polinômio 5/09
@AlvinWong Isso depende de quais chips você está se referindo. A maioria dos CIs 1,8 Volt será destruído mesmo com 5 Volts, e muito menos 9.
Anindo Ghosh
@AlvinWong Depende do que você entende por CMOS. Tecnicamente, quase todos os chips modernos são CMOS, o Intel i7 morrerá de 2v para os pinos errados. Embora a série 4000 seja certamente mais robusta nesse sentido.
Lembre-se de que até duas pilhas AA podem gerar correntes prejudiciais e perigosas se houver curto-circuito nos pinos errados. A polarização reversa, travamento em um dispositivo de 5v, com uma fonte de 5v, pode causar danos permanentes à peça.
Danny Staple
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Embora eu nunca tenha ouvido falar disso, também é possível que ligar um dispositivo encharcado de água contendo uma placa SRBP barata possa representar um risco de incêndio.

As a reckless teenager I used to take delight in wiring 12V dc across a pair of adjacent tracks on a piece of cheap stripboard, then placing a drop of tap water across the tracks. At first, all you get is a load of hydrogen & oxygen but eventually the heated water partly evaporates and partly soaks into the cheap SRBP base material. Eventually, the board gets so hot it starts to carbonize, then sparks appear between the tracks and ultimately the board catches fire!

I don't know what the minimum voltage would be for this to occur (I haven't tried recently!) but 12V at a few hundred milliamps will do it with 0.1" pitch Veroboard.

I have a disused in-car mobile phone charger which would be an ideal candidate for an experiment later ...

MikeJ-UK
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Reckless? This is how I got into electronics. That and gluing two halves of a coin to the pavement wired to a high voltage generator.
Rocketmagnet
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@Rocketmagnet - Looks like the killjoys have put a solder resist layer on my old phone charger. Shame, I was looking forward to reliving my youth - and setting myself on fire :)
MikeJ-UK
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Low-voltage microelectronics often have low tolerances to higher currents and voltages. It's the nature of improved micronization and energy efficiency. By adding water, you are adding electrical paths for various parts that were not meant to be there. Things get shorted out, protection parts get skipped, parts can receive higher voltages than they can tolerate.

A given device might be powered by a 3.7 V battery or 5 V USB connection, but there could be step-up regulators for certain subsections of its electronics. You might have a device with a step-up to 18 V. Add water to create an unwanted electrical path, and that 18 V subsection just shorted out to a 5 V-only section, killing every chip on there.

An IC could only support sinking or sourcing 10 mA. Add water and a short to ground or Vcc would cause a lot more than 10 mA to be pulled, frying that IC's pin, if not the entire chip. Poof, there goes the LCD on your phone.

The main reason this happens is because it is not individual, unpowered parts, but an entire board of possibly thousand parts, all with various maximum voltage and current thresholds that are carefully laid out in a manner where electrical paths are carefully controlled.

To compare, your car can sit in the rain without water getting in (if it's well designed and maintained, naturally). Drive it into a river (or the river comes to you), and water will destroy the inside of the cab and engine. That's what you are doing when you introduce water to electronics.

Passerby
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I suspect that one could probably immerse the vast majority of stuff on a typical board in a slightly-conductive liquid (e.g. adding paths with ~1Meg resistance between every connection and a common "bus") without damaging anything--perhaps even without affecting operation. Many boards, however, include power-supply circuits that (to minimize quiescent current draw) use high-resistance feedback paths. Adding a parallel 1M resistor to ground could cause a supply circuit which should output 3 volts to instead output 6.
supercat