egyes elektronikus alkatrészek belső hőmérsékletük növekedésével alacsonyabb ellenállásokat vagy alacsonyabb kiváltó feszültségeket fejlesztenek ki (nemlineáris ellenállások esetén). Ha az áramköri körülmények jelentősen megnövelik az áramáramlást ezekben a helyzetekben, a megnövekedett teljesítményeloszlás tovább növelheti a hőmérsékletet Joule melegítéssel. A termikus elszabadulás ördögi köre vagy pozitív visszacsatolási hatása meghibásodást okozhat, néha látványos módon (például elektromos robbanás vagy tűz). E veszélyek megelőzése érdekében a jól megtervezett elektronikus rendszerek általában áramkorlátozó védelmet tartalmaznak, például termikus biztosítékokat, megszakítókat vagy PTC áramkorlátozókat.

a nagyobb áramok kezeléséhez az áramkörtervezők több kisebb kapacitású eszközt (pl. tranzisztorok, diódák, vagy MOV) párhuzamosan csatlakoztathatnak. Ez a technika jól működhet, de érzékeny az úgynevezett jelenségre aktuális domborítás, amelyben az áram nem oszlik meg egyenlően az összes eszközön. Jellemzően az egyik eszköz ellenállása kissé alacsonyabb lehet, így több áramot vesz fel, jobban melegítve, mint testvérei, ami ellenállása tovább csökken. Az elektromos terhelés végül egyetlen eszközbe kerül, amely aztán gyorsan meghibásodik. Így az eszközök tömbje nem lehet robusztusabb, mint a leggyengébb összetevője.

az áram-domborító hatás csökkenthető az egyes párhuzamos eszközök jellemzőinek gondos megfeleltetésével, vagy más tervezési technikák alkalmazásával az elektromos terhelés kiegyensúlyozására. A terhelés egyensúlyának fenntartása szélsőséges körülmények között azonban nem biztos, hogy egyszerű. Az elektromos ellenállás belső pozitív hőmérsékleti együtthatójával (PTC) rendelkező eszközök kevésbé hajlamosak az áram duzzadására, de a hő elszabadulása továbbra is előfordulhat a rossz hő süllyedés vagy más problémák miatt.

számos elektronikus áramkör tartalmaz speciális rendelkezéseket a hőelvezetés megakadályozására. Ez leggyakrabban a nagy teljesítményű kimeneti szakaszok tranzisztor előfeszítő elrendezésében figyelhető meg. Ha azonban a berendezést a tervezett környezeti hőmérséklet felett használják, bizonyos esetekben még mindig előfordulhat termikus elfolyás. Ez időnként a berendezés meghibásodását okozza forró környezetben, vagy amikor a léghűtő szellőzőnyílások el vannak zárva.

SemiconductorsEdit

A Szilícium sajátos profilt mutat, mivel elektromos ellenállása a hőmérséklettel kb. 160 C-ig növekszik, majd csökkenni kezd, majd az olvadáspont elérésekor tovább csökken. Ez hőelvezető jelenségekhez vezethet a félvezető csomópont belső régióiban; az ellenállás csökken azokban a régiókban, amelyek e küszöb fölé melegednek, lehetővé téve, hogy több áram áramoljon a túlmelegedett területeken, ami viszont még több fűtést okoz a környező régiókhoz képest, ami további hőmérséklet-emelkedéshez és ellenállás-csökkenéshez vezet. Ez vezet a jelenség a jelenlegi zsúfoltság és kialakulását áramszálak (hasonló a jelenlegi domborító, de egyetlen eszköz), és az egyik mögöttes oka a sok félvezető csomópont hibák.

bipoláris csatlakozási tranzisztorok (BJT-k)szerkesztése

a szivárgási áram jelentősen növekszik a bipoláris tranzisztorokban (különösen a germánium alapú bipoláris tranzisztorokban), amikor a hőmérséklet növekszik. Az áramkör kialakításától függően ez a szivárgási áram növekedése növelheti a tranzisztoron átáramló áramot, így a teljesítményeloszlást, ami tovább növeli a kollektor-emitter szivárgási áramot. Ez gyakran látható az AB osztályú erősítő push–pull szakaszában. Ha a pull-up és pull-down tranzisztorok elfogult, hogy minimális crossover torzítás szobahőmérsékleten, és az előfeszítés nem hőmérséklet-kompenzált, akkor a hőmérséklet emelkedése mindkét tranzisztorok egyre inkább elfogult, ami áram és teljesítmény további növekedését, és végül elpusztítja az egyik vagy mindkét eszköz.

az egyik ökölszabály a termikus elszabadulás elkerülése érdekében a Bjt működési pontjának megtartása úgy, hogy VCE 6/2vcc

egy másik gyakorlat egy hővisszajelzést érzékelő tranzisztor vagy más eszköz felszerelése a hűtőbordára, a crossover előfeszültségének szabályozására. Ahogy a kimeneti tranzisztorok felmelegednek, úgy a termikus visszacsatoló tranzisztor is. Ez viszont azt eredményezi, hogy a termikus visszacsatoló tranzisztor kissé alacsonyabb feszültségen kapcsol be, csökkentve a keresztezési előfeszültséget, ezáltal csökkentve a kimeneti tranzisztorok által eloszlatott hőt.

Ha több BJT tranzisztor van párhuzamosan csatlakoztatva (ami jellemző a nagyáramú alkalmazásokban), akkor áramhomályos probléma léphet fel. Különleges intézkedéseket kell hozni a BJT-k ezen jellegzetes sebezhetőségének ellenőrzésére.

teljesítménytranzisztorokban (amelyek gyakorlatilag sok kis tranzisztorból állnak párhuzamosan), maga a tranzisztor különböző részei között áramütés léphet fel, a tranzisztor egyik része forróbbá válik, mint a többi. Ezt második meghibásodásnak nevezik, és a tranzisztor megsemmisüléséhez vezethet, még akkor is, ha az átlagos csatlakozási hőmérséklet biztonságosnak tűnik.

teljesítmény MOSFETsEdit

teljesítmény MOSFET jellemzően növeli a on-ellenállás a hőmérséklet. Bizonyos körülmények között az ebben az ellenállásban eloszlatott teljesítmény a csomópont nagyobb melegítését okozza, ami tovább növeli a csomópont hőmérsékletét, pozitív visszacsatolási hurokban. Ennek következtében az elektromos MOSFET-eknek stabil és instabil működési régiói vannak. A hőmérséklet-ellenállás növekedése azonban segít egyensúlyba hozni az áramot több párhuzamosan csatlakoztatott MOSFET-ben, így az áram nem fordul elő. Ha EGY MOSFET tranzisztor több hőt termel, mint amennyit a hűtőborda el tud oszlatni, akkor a thermal runaway még mindig elpusztíthatja a tranzisztorokat. Ez a probléma bizonyos mértékben enyhíthető a tranzisztor szerszám és a hűtőborda közötti hőellenállás csökkentésével. Lásd még termikus tervezési teljesítmény.

fém-oxid varisztorok (MOV)Szerkesztés

a fém-oxid varisztorok általában alacsonyabb ellenállást fejtenek ki, amikor felmelegednek. Ha közvetlenül egy váltakozó áramú vagy egyenáramú buszon keresztül csatlakozik (az elektromos tranziensek elleni védelem általános használata), akkor a MOV, amely csökkentett triggerfeszültséget fejlesztett ki, katasztrofális termikus elszabadulásba csúszhat, ami kis robbanáshoz vagy tűzhöz vezethet. Ennek a lehetőségnek a megakadályozása érdekében a hibaáramot általában egy termikus biztosíték, megszakító vagy más áramkorlátozó eszköz korlátozza.

tantál kondenzátorok

a tantál kondenzátorok bizonyos körülmények között hajlamosak az önpusztításra a termikus elszabadulás miatt. A kondenzátor jellemzően egy szinterezett tantál szivacsból áll, amely anódként működik, egy mangán-dioxid katód, valamint a tantál-pentoxid dielektromos rétege, amelyet a tantál szivacs felületén eloxálással hoznak létre. Előfordulhat, hogy a tantál-oxid rétegnek gyenge pontjai vannak, amelyek dielektromos meghibásodáson mennek keresztül egy feszültségcsúcs során. A tantál szivacs ezután közvetlenül érintkezik a mangán-dioxiddal, és a megnövekedett szivárgási áram lokalizált fűtést okoz; általában ez egy endoterm kémiai reakciót eredményez, amely mangán(III)-oxidot termel, és regenerálja (öngyógyítja) a tantál-oxid dielektromos réteget.

Ha azonban a meghibásodási ponton eloszlatott energia elég magas, akkor a termitreakcióhoz hasonlóan önfenntartó exoterm reakció indulhat, üzemanyagként fémes tantál, oxidálószerként mangán-dioxid. Ez a nemkívánatos reakció elpusztítja a kondenzátort, füstöt és esetleg lángot okozva.

ezért a tantál kondenzátorok szabadon telepíthetők kis jelű áramkörökben, de a nagy teljesítményű áramkörökben történő alkalmazást gondosan meg kell tervezni, hogy elkerüljék a termikus elszabadulást.

Digital logicEdit

a logikai kapcsoló tranzisztorok szivárgási árama a hőmérséklettel növekszik. Ritka esetekben ez termikus elszabaduláshoz vezethet a digitális áramkörökben. Ez nem gyakori probléma, mivel a szivárgási áramok általában a teljes energiafogyasztás kis részét teszik ki, így a teljesítménynövekedés meglehetősen szerény — egy Athlon 64 esetében a teljesítményeloszlás körülbelül 10% – kal növekszik minden 30 Celsius fokon. Egy 100 W-os TDP-vel rendelkező eszköz esetében a termikus elszabaduláshoz a hűtőbordának 3 K/W-nál nagyobb hőellenállással kell rendelkeznie (Kelvin / watt), ami körülbelül 6-szor rosszabb, mint egy készlet Athlon 64 hűtőborda. (A készlet Athlon 64 hűtőborda eddig 0.34 K / W, bár a tényleges hőállóság a környezettel szemben valamivel magasabb, a processzor és a hűtőborda közötti termikus határ, az eset hőmérsékletének emelkedése és egyéb hőellenállások miatt.) Függetlenül attól, hogy egy nem megfelelő hűtőborda, amelynek hőállósága meghaladja a 0,5-1 K/W-ot, egy 100 W-os eszköz megsemmisülését eredményezné, még termikus elszabadulási hatások nélkül is.

BatteriesEdit

helytelen kezelés vagy hibás gyártás esetén egyes Újratölthető Akkumulátorok túlmelegedést eredményező hőelvezetést tapasztalhatnak. A lezárt cellák néha hevesen felrobbannak, ha a biztonsági szellőzőnyílások túlterheltek vagy nem működnek. Különösen hajlamosak a termikus elszabadulásra a lítium-ion akkumulátorok, leginkább a lítium-polimer akkumulátor formájában. A felrobbanó mobiltelefonokról szóló jelentések időnként megjelennek az újságokban. 2006-ban az Apple, a HP, a Toshiba, a Lenovo, a Dell és más notebook gyártók akkumulátorait tűz és robbanás miatt visszahívták. Az Egyesült Államok Pipeline and dangerous Materials Safety Administration (Phmsa) nevű szervezete. A Közlekedési Minisztérium szabályokat állapított meg bizonyos típusú akkumulátorok repülőgépeken történő szállítására vonatkozóan, mivel ezek bizonyos helyzetekben instabilak. Ezt az akciót részben egy UPS Repülőgép rakterének tüze ihlette.Az egyik lehetséges megoldás a biztonságosabb és kevésbé reaktív anód (lítium — titanátok) és katód (lítium — vas-foszfát) anyagok használata-ezáltal elkerülve a kobalt elektródákat sok lítium újratölthető cellában-az ionos folyadékokon alapuló nem gyúlékony elektrolitokkal együtt.