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

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?

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.

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 ...

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 V_cc 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.