unele componente electronice dezvoltă rezistențe mai mici sau tensiuni de declanșare mai mici (pentru rezistențe neliniare) pe măsură ce temperatura lor internă crește. Dacă condițiile circuitului determină o creștere semnificativă a fluxului de curent în aceste situații, disiparea crescută a puterii poate crește temperatura în continuare prin încălzirea Joule. Un cerc vicios sau un efect de feedback pozitiv al fugii termice poate provoca defecțiuni, uneori într-un mod spectaculos (de exemplu, explozie electrică sau incendiu). Pentru a preveni aceste pericole, sistemele electronice bine concepute încorporează de obicei protecție limitatoare de curent, cum ar fi siguranțe termice, întrerupătoare de circuit sau limitatoare de curent PTC.

pentru a gestiona curenți mai mari, proiectanții de circuite pot conecta mai multe dispozitive cu capacitate mai mică (de exemplu, tranzistoare, diode sau mov-uri) în paralel. Această tehnică poate funcționa bine, dar este susceptibilă la un fenomen numit hogging curent, în care curentul nu este împărțit în mod egal pe toate dispozitivele. De obicei, un dispozitiv poate avea o rezistență ușor mai mică și, astfel, atrage mai mult curent, încălzindu-l mai mult decât dispozitivele sale frate, determinând scăderea rezistenței sale. Sarcina electrică ajunge să se canalizeze într-un singur dispozitiv, care apoi eșuează rapid. Astfel, o serie de dispozitive nu pot ajunge mai robuste decât componenta sa cea mai slabă.

efectul de hogging curent poate fi redus prin potrivirea cu atenție a caracteristicilor fiecărui dispozitiv paralel sau prin utilizarea altor tehnici de proiectare pentru a echilibra sarcina electrică. Cu toate acestea, menținerea echilibrului de sarcină în condiții extreme poate să nu fie simplă. Dispozitivele cu un coeficient de temperatură pozitiv intrinsec (PTC) de rezistență electrică sunt mai puțin predispuse la blocarea curentului, dar fuga termică poate apărea în continuare din cauza scufundării slabe a căldurii sau a altor probleme.

multe circuite electronice conțin dispoziții speciale pentru a preveni fuga termică. Acest lucru este cel mai adesea văzut în aranjamentele de părtinire a tranzistorului pentru etapele de ieșire de mare putere. Cu toate acestea, atunci când echipamentul este utilizat peste temperatura ambiantă proiectată, în unele cazuri poate apărea încă o fugă termică. Acest lucru cauzează ocazional defecțiuni ale echipamentului în medii fierbinți sau când orificiile de răcire a aerului sunt blocate.

SemiconductorsEdit

siliciul prezintă un profil particular, prin faptul că rezistența sa electrică crește cu temperatura de până la aproximativ 160 de centimetrii C, apoi începe să scadă și scade și mai mult când se atinge punctul de topire. Acest lucru poate duce la fenomene de fugă termică în regiunile interne ale joncțiunii semiconductoare; rezistența scade în regiunile care se încălzesc peste acest prag, permițând curgerea unui curent mai mare prin regiunile supraîncălzite, provocând la rândul său o încălzire mai mare în comparație cu regiunile înconjurătoare, ceea ce duce la o creștere suplimentară a temperaturii și la scăderea rezistenței. Acest lucru duce la fenomenul aglomerării curente și formării filamentelor curente (similar cu hogging-ul curent, dar într-un singur dispozitiv) și este una dintre cauzele care stau la baza multor defecțiuni ale joncțiunii semiconductoare.

tranzistoare bipolare de joncțiune (BJT)Edit

curentul de scurgere crește semnificativ în tranzistoarele bipolare (în special tranzistoarele bipolare pe bază de germaniu) pe măsură ce cresc temperatura. În funcție de proiectarea circuitului, această creștere a curentului de scurgere poate crește curentul care curge printr-un tranzistor și, astfel, disiparea puterii, provocând o creștere suplimentară a curentului de scurgere colector-emițător. Acest lucru este frecvent văzut într–o etapă push-pull a unui amplificator de clasă AB. Dacă tranzistoarele pull-up și pull-down sunt părtinitoare pentru a avea o distorsiune minimă de încrucișare la temperatura camerei, iar părtinirea nu este compensată de temperatură, atunci pe măsură ce temperatura crește, ambele tranzistoare vor fi din ce în ce mai părtinitoare, provocând creșterea curentului și a puterii și, în cele din urmă, distrugând unul sau ambele dispozitive.

o regulă generală pentru a evita fuga termică este păstrarea punctului de funcționare al unui BJT, astfel încât vce 1/2vcc

o altă practică este de a monta un tranzistor de detectare a feedback-ului termic sau alt dispozitiv pe radiator, pentru a controla tensiunea de polarizare încrucișată. Pe măsură ce tranzistoarele de ieșire se încălzesc, la fel și tranzistorul de feedback termic. La rândul său, acest lucru face ca tranzistorul de feedback termic să se aprindă la o tensiune ușor mai mică, reducând tensiunea de polarizare încrucișată și reducând astfel căldura disipată de tranzistoarele de ieșire.

dacă mai multe tranzistoare BJT sunt conectate în paralel (ceea ce este tipic în aplicațiile cu curent ridicat), poate apărea o problemă curentă de hogging. Trebuie luate măsuri speciale pentru a controla această vulnerabilitate caracteristică a BJT-urilor.

în tranzistoarele de putere (care constau efectiv din multe tranzistoare mici în paralel), hogging-ul curent poate apărea între diferite părți ale tranzistorului în sine, o parte a tranzistorului devenind mai fierbinte decât celelalte. Aceasta se numește a doua defalcare și poate duce la distrugerea tranzistorului chiar și atunci când temperatura medie a joncțiunii pare să fie la un nivel sigur.

MOSFETs de putere

MOSFETs de putere cresc de obicei rezistența la temperatură. În anumite circumstanțe, puterea disipată în această rezistență determină o încălzire mai mare a joncțiunii, ceea ce crește și mai mult temperatura joncțiunii, într-o buclă de feedback pozitiv. Ca o consecință, MOSFET-urile de putere au regiuni stabile și instabile de funcționare. Cu toate acestea, creșterea rezistenței la temperatură ajută la echilibrarea curentului pe Mai multe MOSFET-uri conectate în paralel, astfel încât hogging-ul curent nu are loc. Dacă un tranzistor MOSFET produce mai multă căldură decât se poate disipa radiatorul, atunci Thermal runaway poate distruge în continuare tranzistoarele. Această problemă poate fi atenuată într-o măsură prin scăderea rezistenței termice dintre matrița tranzistorului și radiator. A se vedea, de asemenea, puterea de proiectare termică.

varistori de oxid de Metal (MOVs)Edit

varistori de oxid de Metal dezvoltă de obicei o rezistență mai mică pe măsură ce se încălzesc. Dacă este conectat direct printr-o magistrală de alimentare AC sau DC (o utilizare obișnuită pentru protecția împotriva tranzitorilor electrici), un MOV care a dezvoltat o tensiune de declanșare redusă poate aluneca într-o fugă termică catastrofală, eventual culminând cu o mică explozie sau incendiu. Pentru a preveni această posibilitate, curentul de defecțiune este de obicei limitat de o siguranță termică, întrerupător de circuit sau alt dispozitiv de limitare a curentului.

Condensatoare de Tantaledit

condensatoarele de tantal sunt, în anumite condiții, predispuse la autodistrugere prin fugă termică. Condensatorul constă de obicei dintr-un burete sinterizat de tantal care acționează ca anod, un catod de dioxid de mangan și un strat dielectric de pentoxid de tantal creat pe suprafața buretelui de tantal prin anodizare. Se poate întâmpla ca stratul de oxid de tantal să aibă puncte slabe care suferă o defecțiune dielectrică în timpul unui vârf de tensiune. Buretele de tantal intră apoi în contact direct cu dioxidul de mangan, iar curentul crescut de scurgere provoacă încălzire localizată; de obicei, aceasta conduce o reacție chimică endotermică care produce oxid de mangan(III) și regenerează (auto-vindecă) stratul dielectric de oxid de tantal.

cu toate acestea, dacă energia disipată la punctul de avarie este suficient de mare, poate începe o reacție exotermă auto-susținută, similară reacției termite, cu tantal metalic ca combustibil și dioxid de mangan ca oxidant. Această reacție nedorită va distruge condensatorul, producând fum și, eventual, flacără.

prin urmare, condensatoarele de tantal pot fi implementate liber în circuitele cu semnal mic, dar aplicarea în circuitele de mare putere trebuie proiectată cu atenție pentru a evita defecțiunile termice.

digital logicEdit

curentul de scurgere al tranzistoarelor de comutare logică crește odată cu temperatura. În cazuri rare, acest lucru poate duce la fuga termică în circuitele digitale. Aceasta nu este o problemă obișnuită, deoarece curenții de scurgere reprezintă de obicei o mică parte din consumul total de energie, astfel încât creșterea puterii este destul de modestă — pentru un Athlon 64, disiparea puterii crește cu aproximativ 10% pentru fiecare 30 de grade Celsius. Pentru un dispozitiv cu un TDP de 100 W, pentru ca fuga termică să apară, radiatorul ar trebui să aibă o rezistivitate termică de peste 3 K/W (kelvins pe watt), care este de aproximativ 6 ori mai rău decât un stoc Athlon 64 radiator. (Un stoc Athlon 64 radiator este evaluat la 0.34 K / W, deși rezistența termică reală la mediu este ceva mai mare, datorită limitei termice dintre procesor și radiator, temperaturilor în creștere în carcasă și altor rezistențe termice.) Indiferent, un radiator inadecvat cu o rezistență termică de peste 0,5 până la 1 K/W ar duce la distrugerea unui dispozitiv de 100 W chiar și fără efecte termice de fugă.

Bateriesedit

atunci când sunt manipulate necorespunzător sau dacă sunt fabricate defectuos, unele baterii reîncărcabile pot avea scurgeri termice, ceea ce duce la supraîncălzire. Celulele sigilate vor exploda uneori violent dacă orificiile de siguranță sunt copleșite sau nefuncționale. În special predispuse la fuga termică sunt bateriile litiu-ion, cel mai semnificativ sub forma bateriei litiu-polimer. Rapoartele despre telefoanele mobile care explodează apar ocazional în ziare. În 2006, bateriile de la Apple, HP, Toshiba, Lenovo, Dell și alți producători de notebook-uri au fost rechemate din cauza incendiilor și a exploziilor. Administrația pentru siguranța conductelor și a materialelor periculoase (PHMSA) din S. U. A. Departamentul Transporturilor a stabilit reglementări privind transportul anumitor tipuri de baterii pe avioane din cauza instabilității lor în anumite situații. Această acțiune a fost parțial inspirată de un foc de marfă pe un avion UPS.Una dintre soluțiile posibile este utilizarea materialelor anodice (titanate de litiu) și catodice (fosfat de fier de litiu) mai sigure și mai puțin reactive — evitând astfel electrozii de cobalt din multe celule reîncărcabile cu litiu — împreună cu electroliții neinflamabili pe bază de lichide ionice.