Wie reagieren CMOS-Sensoren auf Kälte?

[Rudolino]

Nur zur Ergänzung Eurer interessanten Diskussion möchte ich anmerken, dass auch Radioaktivität bei der Alterung/Zerstörung von immer filigraneren Halbleiterbauteilen eine Rolle spielt. Ich habe jetzt nicht recherchiert, ob die an der Erdoberfläche überall vorhandene Radioaktivität bereits bei den Sensoren einen nennenswerten Einfluss hat.
Aber im Weltraum bei den Satelliten und bei der ISS muss der zerstörererischen weil viel energiereicheren radioaktiven Strahlung durch redundante Systeme und robuste Halbleiter z.B. Prozessoren entgegengewirkt werden.
Ich erinnere mich noch an die Meldung im letzten Jahrhundert, dass die NASA alle 80386-Prozessoren aufkauft. Um sich einen Vorrat anzulegen! Alle wichtigen Rechner in den Raumfahrzeugen waren damit bestückt. Die im Vergleich zu heutigen Prozessoren geradezu groben CPU-Strukturen fallen auch bei radioaktiven "Durchschüssen" nicht sofort aus. Falls Ihr mir nicht glaubt, so schaut doch mal hier rein:
http://www.cpushack.com/space-craft-cpu.html

Zitat: "There are several computers on the ISS. The most important are the command computers which use the i386."

Also auch heute noch! Hättet Ihr das gedacht?
Was Laptops bei Versuchständen in der ISS oder die Kamerasensoren betrifft, so sind sie meistens nicht lebensnotwendig oder halt auch doppelt vorhanden.

 

[Gast_175389]

Nur zur Ergänzung Eurer interessanten Diskussion möchte ich anmerken, dass auch Radioaktivität bei der Alterung/Zerstörung von immer filigraneren Halbleiterbauteilen eine Rolle spielt.

Ja das könnte was sein... HI_VOL wo war die Location überhaupt?
http://www.enprimus.de/205.html

 

[Gast_129296]

Also auch heute noch! Hättet Ihr das gedacht?

Ja, das ist aber vor allem der Tatsache geschuldet, das die Prozessoren und - noch wichtiger - die Software - erprobt sind.

Ein Austausch wäre ein immenses Risiko, und da die Entwickler von Lightroom nicht bei der NASA sind, kommt die Software mit den alten CPU'en sehr gut hin.

Ein Austausch wäre schlicht mit immensen Kosten verbunden, ohne irgendeinen Vorteil zu bringen.

Würde Adobe die Shuttle Software entwickeln, dann bräuchte das Shuttle Grafikkarten, weil die CPU allein überlastet wäre

 

[Rudolino]

Ein Austausch wäre ein immenses Risiko, und da die Entwickler von Lightroom nicht bei der NASA sind, kommt die Software mit den alten CPU'en sehr gut hin.
...
Würde Adobe die Shuttle Software entwickeln, dann bräuchte das Shuttle Grafikkarten, weil die CPU allein überlastet wäre

und der Adobe ISS Player bräuchte ständig Updates als Schutz gegen Hacker.
Nach dem LR 6.1 Update wäre die ISS verglüht.

PS: nicht ganz ernst gemeint

 

[Frank Klemm]

Ein Fernsehempfänger um 1965 hatte im UHF-Tuner Ge-Transistoren (AF239/279), in der sonstigen (langsameren) Kleinsignalelektronik Si-Transistoren und in den Leistungsstufen Elektronenröhren. Das war damals die jeweils beste verfügbare Lösung. Bezogen auf den Stand der Technik im Westen - wie das im Osten war, weiß ich nicht.

1965 gab es da nur Germaniumtransistoren.
Die müssen bis ins Kurzwellenband funktionstüchtig gewesen sein.

Silicium tauchte erst 10 Jahre später auf.
Noch um 1983 war es schwierig, pnp-Si-Transistoren zu bekommen.
pnp-Leistungstransistoren machten Ärger, weil das häufig noch Ge-Legierungstransistoren waren. Die machten schon Ärger bei 20 kHz.
Und dann erst die Temperaturempfindlichkeit von Ge-Transistoren.
Häufig hat man die schon durch Einlöten gekillt. Restströme lagen im Bereich 200...1000 µA.

Eine wesentliche Eigenschaft bei Transistoren ist eine definiert dünne Basis zu dotieren. Das bekam man erst bei Silicium so richtig in den Griff. Transitfrequenzen waren auf einmal >>100 Mhz, h21e waren auf einmal deutlich dreistellig, Restströme fast nicht messbar.

Heute wird Si bis deutlich über 10 GHz eingesetzt, SiGe bis fast 100 GHz (77 GHz Kfz-Radar).

"Klassisch" und "CMOS" ist für mich eher ein Widerspruch.

Klassisch und Halbleiter ist doch schon ein Widerspruch?

Natürlich sind III-V-Halbleiter (GaAs, InP) erste Wahl für sehr schnelle Schaltungen.

GaAs (InP kenne ich nicht) würde es bei gleicher Technologie erlauben, schnellere Halbleiter herzustellen. Aber:

• Wesentlich höhere Defektdichten machen Ärger. Im wesentlichen werden diese durch Stöchometrieprobleme verursacht, die Si unbekannt sind.
• Die erzielbare Strukturgröße ist ca. 7 Mal größer als bei Si (2014).
• Das kompensiert die durch die höhere Elektronenbeweglichkeit vorhandenen Vorteile komplett, wenn man die gleiche Schaltung in Si so klein bauen kann.
• Deutlich geringeres Yield.
• keine schnellen pMOS-Transistoren möglich, daher nur Schaltungen in nMOS möglich. Deutlich höhere Verlustleistung als CMOS.

Selbst Mr. Cray ist an GaAs gescheitert: https://de.wikipedia.org/wiki/Cray-3

 

[lichtbildle]

http://www.cpushack.com/space-craft-cpu.html

Zitat: "There are several computers on the ISS. The most important are the command computers which use the i386."

Also auch heute noch! Hättet Ihr das gedacht?

Da reden wir aber nicht von aktuellen Konstruktionen, sondern "nur" von noch im Einsatz befindlichen.
Bei Industrietechnik ticken die Uhren auch langsamer als bspw. bei Consumerkram, worunter auch unser Fotozeug fällt. Da sind Nutzungsdauern von mehr als 30 Jahren nicht ungewöhnlich, was eine entsprechend lange Ersatzteilverfügbarkeit verlangt.

 

[der_holzwurm]

BTW, mal davon abgeshen, dass der ISS-steuercomputer ein 386 ist, es gibt jede Menge Thinkpads T61 dort oben.

http://www.wired.com/images_blogs/autopia/2012/05/AsU092dCEAAQD0r-660x4391.jpg



Ich habe für mich festgestellt, dass ich im Winter bei Frost und in der Dunkelheit mehr Bilder mit weniger Rauschen habe, als in "Tropennächten" in der Grossstadt im Sommer.

Allerdings sind bei Kälte die accus schneller leer, dass ich immer aus der warmen Tasche nachladen muss.

 

[whr_]

1965 gab es da nur Germaniumtransistoren.
Die müssen bis ins Kurzwellenband funktionstüchtig gewesen sein.

Sorry, aber Du schreibst grade ziemlichen Unsinn.

Für die Historie reicht schon Wikipedia: "die ersten kommerziell erhältlichen Silizium-Flächentransistoren entwickelte Teal 1954 bei Texas Instruments, wobei parallele Arbeiten unabhängig durch Morris Tanenbaum bei Bell Labs liefen"
Integrierte Schaltungen in Si mit npn- und pnp-Transistoren wie z. B. den OPV 709 gab es min. ab 1965.

Mal abgesehen davon, daß ich 1965 durchaus schon existent war und die Elektronik der späten 60er wenigstens retrospektiv 10 Jahre später aus eigenem Erleben kenne.

AF139 (Ge-pnp-Transistor für UHF-Tuner) 1959 mit 550 MHz Transitfrequenz und 2,7 GHz f_max.

Silicium tauchte erst 10 Jahre später auf.
Noch um 1983 war es schwierig, pnp-Si-Transistoren zu bekommen.

Ich unterstelle jetzt einfach mal Ostdeutschland. Selbst da kann ich es kaum glauben.

Seit Mitte der 1970er habe ich mich mit Elektronik beschäftigt. Si-pnp-Transistoren waren damals nichts Ungewöhnliches, Germanium komplett veraltet.

GaAs (InP kenne ich nicht) würde es bei gleicher Technologie erlauben, schnellere Halbleiter herzustellen. Aber:

Daß GaAs nichts für CMOS ist, hatten wir schon. - GaAs-MESFETs sind seit min. 1977 kommerziell am Markt (aus eigenem Erleben), seit 30 Jahren in jeder Sat-TV-Empfangsanlage im LNB. Natürlich heute (und schon seit 20 Jahren) als Heterostrukturen z. B. mit (Ga,Al)As- oder (In,Ga)P-Epitaxieschichten, wegen der weiter verbesserten Elektronenbeweglichkeit. - Und sonst auch an vielen Stellen, einschliesslich Mobiltelefonen.

InP als Wafermaterial ist exotisch, Anwendung in Laserdioden für LWL (das ganze Internet beruht darauf) oder Verstärkern >100 GHz.

 

[Steffen Rentsch]

Das ist doch aber alles hier gar nicht Gegenstand dieses Threads. Klick!

Steffen