Cold Bug: Physikalische Erklärung?

[Scorp]

Cold Bug: Physikalische Erklärung?

Meine Frage lautet:
Wie lässt sich der Cold Bug der CPUs physikalisch erklären, was passiert im Silizium wenn der Bug eintritt? Und ist die CPU danach futsch? oder einfach "auftauen" lassen ?
Tja Fragen über Fragen, von daher:
Weiß das jemand? Oder hat jemand ne "Quelle" bei der er sich informieren könnte?


PS: Ich intressiere mich einfach dafür, kein spezieller Grund, und ich hoffe das ist das Richtige Unterforum, wenn nicht bitte einfach dahin schieben wo es reingehört XD

mfg Scorp

 

[Dr.House]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

ColdBug ist die Temperaturgrenze (bei jedem Chip unterschiedlich) bei der das Sylizium nicht mehr leitet und die CPU funzt nicht mehr. Einfach ausgedruckt..

Nach "Auftauen" geht die CPU wieder. (in der Regel)

Bsp. ColdBug bei -130°C. Unter -130°C funktioniert die CPU nicht ,bei -125° aber doch wieder.

Zusatzinfo: Es gibt noch den "CBB" -ColdBootBug bei manchen CPU´s.

Eine zweite Grenztemperatur, meist höher als beim ColdBug bei der die CPU nicht booten kann. Passend zum BSp. von oben wäre das -100°C.

 

[Mc_Ferry]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

also ich kann die 2. frage beantworten: kaputt iss sie danach nicht!

man lässt die cpu sich einfach soweit erwärmen bis der coldboot(doch richtig oder?) nicht mehr eintritt und man tastet sich dann immer weiter an den coldbug ran und beginnt dann zu takten

zur 1. frage ich kann soviel dazu sagen das der wiederstand von elektrischen leitern mit sinkender temperatur abnimmt und bei glaube -273°C dann supraleitend wird (wobei das auch wieder material abhängig ist). Ein Die ist ja nicht nur aus einem stoff hergestellt und es kommt einfach doof wenn ein bereich des Dies supraleitend wird und ein anderer nicht.

 

[Maeyae]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

Jau, ab einer bestimmten Temp versagen die Transitoren ihren Dienst. Sollte aber nicht von Dauer sein.

Athlon 64er waren massiv betroffen, keine Ahnung welche momentan noch drunter leiden.



Edith: Sorry, aber mein Browser spinnt irgendwie....

Also ja, ab einer bestimmten Temp wird supraleitend und ich denke genauso wie du, das unterschiedliche Materialien unterschiedliche Grenzen haben. Oder so ähnlich

 

[Scorp]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

also wird ab einer gewissen Temperatur der Widerstand des Siliziums so hoch, das es nicht mehr leitet, und somit die Transistoren nicht mehr schalten?
Denn ob Halbleiter Supraleitend werden können, weiß ich nicht, kanns mir aber nicht wirklich vorstellen. Und bei -273°C ( entspricht 0 Kelvin) ist (etwa) der absolute Nullpunkt erreicht. Zumal ich mir nicht vorstellen kann, das man eine CPU so tief kühlen kann, es seihe denn, man "tut" dies weit weit weg von einem Stern bzw einer Sonne, also in Bereichen des Universums die den Nullpunkt zu 99% erreichen...
Intressante Sache aber...

ich werd morgen mal den Physiklehrer fragen:
eventuell liefert das ja eine eindeutige Antwort, ich werde berichten^^

ich geh dann mal heia machen (wollte eigentlich vor ne Stunde schon pennen gehen...najaaaaaa )

thx schonmal für die schnellen Antworten

mfg Scorp (Gäääääääääähn )

 

[Dr.House]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

@Maeyae

Hast gerade den neuen Spam-Rekord hier aufgestellt mit 4-Fach Posting.

Bitte Finger weg vom "Antworten"-Button , "Ändern" geht auch.

 

[Mc_Ferry]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

@Scorp nein der wiederstand wird zu niedirg

 

[4clocker]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

Dem Strom is es dann einfach zu kalt

 

[Maeyae]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

@Maeyae

Hast gerade den neuen Spam-Rekord hier aufgestellt mit 4-Fach Posting.

Bitte Finger weg vom "Antworten"-Button , "Ändern" geht auch.

Ja ne is klar

Ach keine Ahnung, war heute den ganzen Tag in Bayern unterwegs (Computec...Wohnung suchen usw.) das ich total im Eimer bin. Und nachdem mich das Navi dankender Weise über ne Fähre und durch nen Wald gelotzt hat, wars dann ganz vorbei. Sorry nochmal!

 

[Dr.House]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

Ich würde sagen,der Widerstand wird zu groß und da kommt kein Strom mehr durch...

@ Maeyae

nicht fatal ,nur viel Putzarbeit für die Mods hier.

 

[Mc_Ferry]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

durch die niedrigen temperaturen kann die molekülstruktur nicht mehr so viel schwingen und somit werden weniger elektronen behindert --> geringerer wiederstand

ausführlich: Spezifischer Widerstand ? Wikipedia
Supraleiter ? Wikipedia

 

[Grunert]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

durch die niedrigen temperaturen kann die molekülstruktur nicht mehr so viel schwingen und somit werden weniger elektronen behindert --> geringerer wiederstand

ausführlich: Spezifischer Widerstand ? Wikipedia
Supraleiter ? Wikipedia

Da bist du der einzige hier im Thread mit Ahnung
Beim Lesen der anderen Antworten rollen sich ja die Fußnägel auf (besonders bei der Schreibweise von Silizium aus der ersten Antwort )

Meine Theorie wäre auch gewesen, dass die Leckströme zwische Source, Drain und Gate immer stärker ansteigen, bis sie einen kritischen Wert erreichen.

Erklärung steht im Zitat

Zum Erreichen des absoluten Nullpunkts (ein paar Posts davor).
Sry wenn ich es sage, aber wenn man keine Ahnung von Physik hat, gibt es zwei gute Möglichkeiten:
-Still sein
-Wissen anhäufen
(lies dir mal durch, was ein Bose-Einstein-Kondensat ist )

 

[MasterMito]

Ich weiß es, Ich weiß es

Das ganze ist denkbar einfach *hust*:

Einleitung:

Sogenannte Halbleiter (HL) leiten den Strom aufgrund von Elektronen-Loch-Paaren. Sprich, in der HL-Struktur wird durch Energieeinwirkung (Energie muss größer Bandgap sein) Ein Elektron von seinem Atom getrennt. Also entsteht an dieser Stelle auch ein Loch (eine an sich komische Vorstellung). Durch Rekombination, trifft ein Elektron auf ein Loch und rekombiniert, sprich es gehört nun wieder zum Atom.

Vorwissen:

Damit in HL Strom fließen kann, wird an der einen Stelle ein Atom "eingeschossen". Durch Bildung von Lochpaaren und Rekombination wandert, je nach Dotierung (Plus oder Minus) ein Loch oder ein Elektron durch den HL. Je höher die Anzahl Elektronen-Loch-Paare ist, desto kleiner ist der Elektrische Widerstand, da somit mehr Elektronen bzw. Löcher durch den HL fließen.

Die Kür:

Elektronen-Loch-Paare bilden sich durch die Zuführung durch Energie. Als Energie kommt in Frage: Licht (Stichwort Photodiode oder andersrum LED) und vor allem Wärme. Wenn die Temperatur fällt, steigt der Widerstand sehr stark. In einem Silizium-HL vervierfacht sich der Widerstand wenn man die Temperatur von 20°K auf 10°K absenkt auf mehrere GIGAOHM.

Abschließende Worte:

Je nach verwendeten HL-Material, ist der Widerstand bei gewissen Temperaturen höher oder niedriger.

So, was ein erster Beitrag. Wenn noch Fragen sind, einfach Fragen.

Cee Ya

 

[Scorp]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

muss zwar gleich weg, aber
ich weiß was supraleiter sind und spez. widerstand ist mir auch klar, hatten wir grade in der schule und da muss ich jetzt hin.
1. Stunde Physik, werd ich mal anfragen...

 

[MasterMito]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

muss zwar gleich weg, aber
ich weiß was supraleiter sind und spez. widerstand ist mir auch klar, hatten wir grade in der schule und da muss ich jetzt hin.
1. Stunde Physik, werd ich mal anfragen...

Hat nix mit Supraleitern zu tun. Diese kommen nur bei Metallen vor. Und bei Metallen wird der Widerstand niedriger, je kälter es wird. Bei HL wird der Widerstand niedriger, je wärmer es wird.

Am besten für Physik mein obiges ausdrucken, vorzeigen und in ein verdutztes Gesicht schauen. Ich würde fast behaupten, das so etwas kein Lehrer weiss. Wir haben das auf der FH in Physik 2 gemacht, wir haben auf der gesamten FH nur einen Prof der Halbleiterei beherscht (richtig beherscht).

 

[theLamer]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

Ich würde sagen,der Widerstand wird zu groß und da kommt kein Strom mehr durch...

Ich auch... denn wenn nich genug elektronen vom Valenz- ins Leitungsband "springen" können, sind weniger Elektronen da, die fließen können und da R=u/I ist di Sache dann gegessen...

 

[quikuser]

AW: Cold Bug: Physikalische Erklärung?

Hey
@MasterMito: Echt super erklärt, besser gehts eig garnicht, hab ich direkt wieder was dazu gelernt,danke. Hab mich gestern nämlich zufälligerweise auch gefragt warum man nicht versucht auf 0 k runter zu kühlen, da dann ja der geringste widerstand wäre. Aber könnte man den CPUs aus etwas anderem herstellen als HL?? Das wäre ja dann mal richtig spannend
Grüße,
Quikuser

 

[Scorp]

AW: Ich weiß es, Ich weiß es

Das ganze ist denkbar einfach *hust*:

Einleitung:

Sogenannte Halbleiter (HL) leiten den Strom aufgrund von Elektronen-Loch-Paaren. Sprich, in der HL-Struktur wird durch Energieeinwirkung (Energie muss größer Bandgap sein) Ein Elektron von seinem Atom getrennt. Also entsteht an dieser Stelle auch ein Loch (eine an sich komische Vorstellung). Durch Rekombination, trifft ein Elektron auf ein Loch und rekombiniert, sprich es gehört nun wieder zum Atom.

Vorwissen:

Damit in HL Strom fließen kann, wird an der einen Stelle ein Atom "eingeschossen". Durch Bildung von Lochpaaren und Rekombination wandert, je nach Dotierung (Plus oder Minus) ein Loch oder ein Elektron durch den HL. Je höher die Anzahl Elektronen-Loch-Paare ist, desto kleiner ist der Elektrische Widerstand, da somit mehr Elektronen bzw. Löcher durch den HL fließen.

Die Kür:

Elektronen-Loch-Paare bilden sich durch die Zuführung durch Energie. Als Energie kommt in Frage: Licht (Stichwort Photodiode oder andersrum LED) und vor allem Wärme. Wenn die Temperatur fällt, steigt der Widerstand sehr stark. In einem Silizium-HL vervierfacht sich der Widerstand wenn man die Temperatur von 20°K auf 10°K absenkt auf mehrere GIGAOHM.

Abschließende Worte:

Je nach verwendeten HL-Material, ist der Widerstand bei gewissen Temperaturen höher oder niedriger.

So, was ein erster Beitrag. Wenn noch Fragen sind, einfach Fragen.

Cee Ya

du wirst dich wundern, doch unser Physiklehrer meinte das wie ich ihn verstanden habe genauso. Allerdings sagte er auch, das bei Halbleitern auch der Widerstand steigt, wenn die Temperatur sich erhöht (bei hohen temps.) Weshalb die Temp auch wieder steigt, da ja die Elektronen nun Häufiger an den Atomrümpfen anstoßen, und daher wäre das eine Art Teufelskreis.

 

[MasterMito]

AW: Ich weiß es, Ich weiß es

du wirst dich wundern, doch unser Physiklehrer meinte das wie ich ihn verstanden habe genauso. Allerdings sagte er auch, das bei Halbleitern auch der Widerstand steigt, wenn die Temperatur sich erhöht (bei hohen temps.) Weshalb die Temp auch wieder steigt, da ja die Elektronen nun Häufiger an den Atomrümpfen anstoßen, und daher wäre das eine Art Teufelskreis.

Der Teufelskreis nennt sich Eigenleitung bei Halbleitern. Ganz hässliches Thema. Da bin dann selbst ich nicht dahinter gestiegen. Da fangen dann die Atome so stark zu schwingen an, das wir ähnliches Verhalten wie bei Metallen haben. Nur viel viel später.

Das mit dem Metall ist so ne Sache. der Vorteil von HL ist der, das alles aus einem gefertigt wird. Isolator, Leiter etc. dadurch bekommt man das ganze auch so klein.
Wenn man eine Leiterbahn z.B. (+)Dotiert bildet sich darum eine Schicht (-)dotiertes Material, das dann isoliert. Wenn die eine Schicht im Silizum reingebrannt ist, kommt einfach die nächste Schicht und es wird wieder reingebrannt. Das sind mikroskopische Strukturen die mit Metall undenkbar wären, vor allem den kleinen Isolatoren. Ausserdem steigt bei Metallen der spezifische Widerstand je wärmer es wird.

Noch Fragen?

 

[Scorp]

AW: Ich weiß es, Ich weiß es

Der Teufelskreis nennt sich Eigenleitung bei Halbleitern. Ganz hässliches Thema. Da bin dann selbst ich nicht dahinter gestiegen. Da fangen dann die Atome so stark zu schwingen an, das wir ähnliches Verhalten wie bei Metallen haben. Nur viel viel später.
[...]
Ausserdem steigt bei Metallen der spezifische Widerstand je wärmer es wird.

Noch Fragen?

Danke, sehr intressantes Thema, ich freu mich schon auf Physik-Leistungskurs (noch 4 Monate btw....), wenn er denn zu stande kommt, 9 Leute atm.... *hope*
Ich liebe Physik....
Und das mit den Metallen und ihrem spez. Widerstand das wusste ich immerhin schon ^^ also ich kann dir Locker das Wasser reichen du Physik B00n /Scherzmodus off

Ne mal ehrlich, woher weißt du das, bzw. du sagtest glaube was von FH?
Heist das Fachhochschule?

EDIT: Nochmal zum abs. Nullpunkt. Deifnition ist ja (unter anderem), dass es keine Bewegung mehr gibt. Molekülstrukturen verlieren jegliche Schwinung, etc... Dann müssten doch eigentlich auch die Elektronen "stehen" bleiben...somit kann kein Strom mehr fließen. Das wäre so meine "Theorie".

Spoiler

Krieg ich jetzt endlich den Nobel-Preis? Meine Vitrine is so leer