¿Por qué el agua daña la microelectrónica de bajo voltaje tan fácilmente?

Todo el mundo ha tenido el momento en que el agua llega a todos sus dispositivos electrónicos, y todo se arruina, como los teléfonos celulares.

Con ese voltaje bajo (3-5 voltios), no entiendo por qué es un daño a corto plazo (a largo plazo tiene sentido: corrosión, etc.)

Si un LED estuviera en paralelo con el agua, tal vez se consumiría un poco más de corriente, pero no parece ser suficiente para interrumpir el sistema, y ​​el LED aún brillaría.

Entonces, ¿qué es lo que daña permanentemente algunos productos electrónicos y cuál es la causa?

El agua pura no es realmente mala para la electrónica. El agua pura no conduce electricidad. He visto PCB completos sumergidos en agua pura y funcionan muy bien. El problema es que el agua pura no permanece pura por mucho tiempo. Rápidamente se disolverá / absorberá varios contaminantes del medio ambiente, y esos contaminantes harán que el agua no pura conduzca electricidad.

Estos contaminantes provienen del medio ambiente, incluido el aire. Por lo tanto, el polvo, la suciedad e incluso el CO2 harán que el agua conduzca. El agua del grifo contiene muchos minerales y sales que también conducirán.

Pero el agua normal (no agua pura) no destruirá la mayoría de los componentes electrónicos cuando el circuito esté apagado. Frecuentemente enjuago los PCB en el fregadero, o incluso en un lavavajillas normal, para limpiarlo. Solo tengo que asegurarme de que el agua se seque por completo y no deje residuos antes de abrirla.

Pero la razón por la cual los circuitos normales, sumergidos en agua normal, no funcionan es porque el agua normal es conductiva. No es un conductor perfecto, pero es suficiente conductor. Si obtiene suficiente electricidad fluyendo en / a través de lugares que no fue intencionado, entonces eso es malo. Si tienes suerte, solo hará que el circuito se comporte temporalmente mal. Si no tienes suerte, tendrás un daño permanente.

Los circuitos simples, como un LED + Resistencia + Batería, probablemente funcionarán bien cuando estén sumergidos. Es posible que el LED no permanezca encendido y que la batería esté completamente descargada. Pero séquelo y reemplace la batería y debería funcionar bien. Pero algunos circuitos son más sensibles. Piense en un MOSFET que está cambiando cientos de amperios / voltios. Solo se necesita un poco de electricidad para encender el MOSFET, y el agua es lo suficientemente conductiva como para provocar que se encienda. Pero ahora tiene una gran cantidad de energía encendida cuando no debería estarlo, por lo que no sorprende que algo pueda dañarse.

O piense en el divisor de voltaje resistivo en la retroalimentación de un convertidor DC / DC. Eso es lo que establece el voltaje de salida. Agregue un poco de agua y el voltaje de salida podría ser forzado demasiado alto. No le tomaría mucho al agua estropear ese divisor. Ahora, en lugar de generar 3.3v, está escupiendo 9v. Por supuesto, cualquier chip que esté siendo alimentado desde 9v en lugar de 3.3v probablemente esté muerto.

Entonces, el agua no pura es mala. Mata las cosas.

Aunque nunca he oído hablar de esto, también es posible que encender un dispositivo empapado en agua que contenga una placa SRBP barata pueda ser un riesgo de incendio.

Cuando era un adolescente imprudente, solía deleitarme con el cableado de 12 V CC a través de un par de pistas adyacentes en un pedazo de stripboard barato, y luego colocaba una gota de agua del grifo en las pistas. Al principio, todo lo que obtienes es una carga de hidrógeno y oxígeno, pero finalmente el agua calentada se evapora en parte y se absorbe en parte en el material base SRBP barato. Finalmente, el tablero se calienta tanto que comienza a carbonizarse, luego aparecen chispas entre las pistas y, finalmente, ¡el tablero se incendia!

No sé cuál sería el voltaje mínimo para que esto ocurra (¡no lo he intentado recientemente!), Pero 12 V a unos cientos de miliamperios lo harán con Veroboard de 0.1 ".

Tengo un cargador de teléfono móvil en desuso que sería un candidato ideal para un experimento más tarde ...

La microelectrónica de bajo voltaje a menudo tiene bajas tolerancias a corrientes y voltajes más altos. Es la naturaleza de la micronización mejorada y la eficiencia energética. Al agregar agua, está agregando rutas eléctricas para varias partes que no estaban destinadas a estar allí. Las cosas se acortan, las partes de protección se saltan, las partes pueden recibir voltajes más altos de lo que pueden tolerar.

Un dispositivo dado podría estar alimentado por una batería de 3.7 V o una conexión USB de 5 V, pero podría haber reguladores intensificadores para ciertas subsecciones de su electrónica. Es posible que tenga un dispositivo con un aumento de hasta 18 V. Agregue agua para crear una ruta eléctrica no deseada, y esa subsección de 18 V simplemente se acortó a una sección de solo 5 V, matando cada chip allí.

Un IC solo puede soportar hundimiento o suministro de 10 mA. Agregue agua y un corto a tierra o V _cc causaría que se extraigan más de 10 mA, freír el pin de ese CI, si no todo el chip. Poof, ahí va la pantalla LCD de tu teléfono.

La razón principal por la que esto sucede es porque no se trata de partes individuales, sin alimentación, sino de una placa completa de posiblemente miles de partes, todas con varios umbrales máximos de voltaje y corriente que se establecen cuidadosamente de manera que las rutas eléctricas se controlen cuidadosamente.

En comparación, su automóvil puede sentarse bajo la lluvia sin que entre agua (si está bien diseñado y mantenido, naturalmente). Conduzca hacia un río (o el río viene hacia usted), y el agua destruirá el interior de la cabina y el motor. Eso es lo que estás haciendo cuando introduces el agua en la electrónica.