元器件标称的工作温度为什么是85℃、95℃、105℃和125℃，step是10℃或20℃

元器件标称的工作温度为什么是85℃、95℃、105℃和125℃，step是10℃或20℃？
01/ 背景简述 /
这是电容元件的温度范围： Recommended Operating junction temperature 最大值85℃的器件： Recommended Operating junction temperature 最大值105℃的器件： Recommended Operating junction temperature 最大值125℃的器件： Recommended Operating junction temperature 最大值150℃的器件： 这是AEC-Q100-REV-H版本规范的4个元器件环境温度等级。3-2-1等级之间的step是20℃，1-0等级之间的step是25℃。所以，基本很少见到有工作温度最大值为95℃的器件。 02/ 历史和行业标准惯例 /在电子元器件发展的早期，行业就开始建立一些标准来规范元器件的性能参数，包括工作温度范围。这些标准在长期的实践中逐渐固定下来，形成了以 10℃或 20℃为间隔的温度等级。例如，美国电子工业协会（EIA）等组织在制定相关标准时，综合考虑了当时的测试技术、材料特性和应用需求等因素，使得这些温度等级被广泛接受。03/ 材料特性和物理化学限制 /

• 温度对材料性能的影响：电子元器件是由多种材料构成的，如半导体材料、金属电极、封装材料等。当温度升高时，这些材料的物理和化学性质会发生变化。例如，半导体的载流子迁移率会随着温度的升高而改变，一般情况下，温度每升高 10 - 20℃，载流子迁移率等性能参数会出现较为明显的变化。在 85℃、95℃、105℃和 125℃这些温度点附近，材料的性能变化可能会导致元器件的工作状态发生显著改变，如电阻值变化、电容的介质损耗增加等。
  
  

• 材料的热稳定性：不同的材料有不同的热稳定极限。以电容为例，电解电容的电解液在高温下会加速蒸发，当温度达到一定程度时，电解液干涸会导致电容失效。对于一些陶瓷电容，其内部的陶瓷介质在高温下也可能会出现结构变化。这些材料在 85℃、95℃、105℃和 125℃等温度下的稳定性差异是确定工作温度范围的重要因素。例如，一般质量的电解电容工作温度上限可能是 85℃，而一些高性能的陶瓷电容可以工作在 125℃。
  
  

04/ 可靠性和寿命测试结果 /加速老化测试：在元器件的研发过程中，会进行大量的可靠性和寿命测试。其中，高温加速老化测试是一种常用的方法。通过在不同的高温环境下对元器件进行长时间的测试，观察其性能衰退和失效情况。研究发现，在温度每升高 10 - 20℃的情况下，元器件的老化速度会加快，寿命会显著缩短。 例如，在 85℃下能够正常工作 10 年的元器件，在 105℃下可能只能工作 2 - 3 年。这些测试结果为确定合适的工作温度范围提供了依据，85℃、95℃、105℃和 125℃这些温度等级是综合考虑元器件在不同温度下的可靠性和预期寿命后确定的。05/ 应用场景和散热设计考虑 /

• 不同的应用环境温度：电子设备的应用场景多种多样，从普通的室内环境到工业高温环境等。例如，在普通的消费电子产品如智能手机、平板电脑中，正常使用环境温度一般不会超过 40 - 50℃，但考虑到设备内部的局部发热和散热不良情况，元器件需要有一定的温度裕量，85℃的工作温度等级可以满足这种需求。而在工业控制设备、汽车电子等应用场景中，环境温度可能会更高，如汽车发动机舱内的电子元器件可能会暴露在 100℃以上的高温环境中，因此需要能够耐受 105℃或 125℃的元器件。
  
  

• 散热设计与成本平衡：确定这些工作温度等级也有助于散热设计。如果元器件的工作温度等级较低，如只有 60℃，那么在散热设计上就需要更严格的要求，可能需要更大的散热片、更高效的风扇等，这会增加设备的成本和体积。而选择合适的工作温度等级，如 85℃或 95℃，可以在满足可靠性的前提下，通过合理的散热设计，如自然对流散热或小型散热装置，来保证元器件的正常工作，从而在性能、可靠性和成本之间达到平衡。
  
  

• 最后， Operating junction temperature 最大值从125℃到150℃的step就不是10℃或者20℃了，这是个特殊情况。