世界上最具应战的运用便是在恶劣环境下作业的运用，比方井下钻探。 针对此类运用规划的精细设备有必要可以耐受极点的压力、冲击和振荡，一起具有小尺度和较长的电池寿数。 可是，规划工程师面对的最大应战或许是怎么维护这些功用免受极点温度的影响。
本文作者是Jeff Watson和Maithil Pachchigar，ADI公司运用工程师。
均匀而言，地热梯度约为25°C/km，但某些地区或许更高。 此外，由于全球对动力的需求有所上升，油田服务公司开发更热油井的动机也在不断添加。 由于无法在这种环境下冷却电子设备，现在关于能牢靠作业在200°C以上的精细仪器的火急需求也在增加。因而，该范畴的工程师也在不断打破技能约束，对曾经从未测验过的区域完成探究。
在规划工程中，牢靠性永远是至关重要的；可是在这些职业中牢靠性更为要害，由于出毛病的价值极高。 一个比如是，或许需求花超越一天的时刻收回并替换正在地下数公里作业的钻柱电子组件；别的，操作一个海上钻井渠道的本钱或许超越每天500,000美元，这对公司来说是一个高价值难题。
航空业是又一个对立高温电子设备需求不断增加的职业。 现在的趋势是向“电子化程度更高的飞机”开展，用分布式操控体系替代传统的中心化引擎操控器。 这样可以让引擎操控更接近引擎，然后极大简化互连布局，并减轻几百千克的飞机分量。 一起，用电源电子设备和电子操控替代液压体系也越来越常见，这是为了提高牢靠性、下降维护本钱。 抱负情况下，这些操控电子设备有必要离履行器很近。 所有这些开发都会产生很高的环境温度。
在高温额外IC发明并成为现成可用的产品曾经，电子规划工程师被逼运用高于额外值规范的元器材。 尽管某些规范温度IC在高于规范的时分或许能完成部分功用，但这是一种艰巨而充溢危险的测验，由于牢靠性或功用得不到确保。 工程师有必要确认或许选用的器材，充沛测验并描绘其温度功用，并验证其长时间牢靠性。 器材的功用和寿数经常会大幅递减，而且批次之间或许会有很大的不同。 这一进程充溢应战且贵重耗时，工程师总是设法防止。 此外，跟着规划温度向175°C及更高挨近，哪怕为了在短期内具有牢靠性也有必要选用高档封装。
尽管高温电子设备可用于数量巨大的不同运用中，但这些运用的信号链有一些一起的要求。 这些体系的首要部分要求对多个传感器进行准确的数据收集，或许具有高吞吐速率。 此外，许多这样的运用都有很严厉的功率预算，由于它们选用电池供电，无法耐受电子元件的额外热量。 因而，需求选用由传感器、精细模仿元件和高吞吐速率ADC组成的低功耗数据收集信号链。
尽管现在HT额外IC现已投入商用，电路构件块的挑选仍然很有限。 尤其是现在市场上暂时没有采样速率超越100kS/s且额外作业温度高于200°C的低功耗精细ADC。这是一个令电路规划人员头疼的问题，由于他们需求获取并处理更宽的带宽信号，或期望进行通道多路复用。
为了满意这一需求，ADI上一年推出了高温认证的ADC AD7981，该器材作业温度规模为−55到+175°C。器材的架构选用了ADI专利的电荷再分配容性DAC技能。 CMOS制作工艺在高温下具有超卓的功用，这部分是由于温度规模内的%&&&&&%匹配和盯梢。 此外，还对收集电路进行了优化，改进高温下的精度。
AD7981的规划融入了另一项要害功用，该功用可随吞吐速率线性调理功率，然后最大程度延伸电池寿数，且在600 kS/s时功耗典型值约为4.65mW，在10kS/s约为70µW。两次转化之间，AD7981可以主动关断，节约能耗。 这些特性使该器材尤为合适低采样速率（乃至几Hz）运用，并为电池供电型便携体系供给极低的功耗。
可是，要造就一款高功用的高温硅片这还不行。 关于%&&&&&%而言，要在高温环境下作业，鲁棒的封装肯定是至关重要。 封装有必要供给针对环境的满足维护，可以牢靠地衔接PCB，一起尺度合适体系所要履行的使命。 AD7981选用小尺度10引脚MSOP封装，在极点温度下具有鲁棒的功用，包含单金属线焊，在最高额外温度下的认证作业时刻长达1,000小时。高温下封装不牢靠的最首要原因之一便是线焊。 线焊失效是业界塑料封装常见的问题，其规范是选用金属线焊和铝焊盘。 高温会加快AuAl金属间化合物的成长。 这些金属间化合物引起焊接失效，如易脆焊接和空泛等，这些毛病最快或许在几百小时后就会产生。
铝盘上的金球焊，+195°C下500小时后（左图）；OPM盘上的金球焊，+195°C下6,000小时后（右图）
为了防止焊接失效，需求选用跨焊盘金属化工艺，以便为金焊线发明金焊盘外表。 该单金属体系不会构成金属间化合物，通过195°C、6,000小时的浸泡式认证测验，已被证明十分牢靠。
明显，恶劣环境体系中最具应战性的运用当属面对着极点高温的运用。 但装备了正确的元件和新的高温额外%&&&&&%，规划工程师现在有才能选用即用型器材战胜这个应战——这些器材精度高、功耗低，且具有通过充沛认证的牢靠性。
