vissa elektroniska komponenter utvecklar lägre motstånd eller lägre utlösande spänningar (för icke-linjära motstånd) när deras inre temperatur ökar. Om kretsförhållanden orsakar markant ökat strömflöde i dessa situationer kan ökad effektavledning höja temperaturen ytterligare genom Joule-uppvärmning. En ond cirkel eller positiv återkopplingseffekt av termisk bortfall kan orsaka fel, ibland på ett spektakulärt sätt (t.ex. elektrisk explosion eller brand). För att förhindra dessa faror innehåller väl utformade elektroniska system vanligtvis strömbegränsande skydd, såsom termiska säkringar, brytare eller PTC-strömbegränsare.

för att hantera större strömmar kan kretsdesigners ansluta flera enheter med lägre kapacitet (t.ex. transistorer, dioder eller MOVs) parallellt. Denna teknik kan fungera bra, men är mottaglig för ett fenomen som kallas nuvarande hogging, där strömmen inte delas lika över alla enheter. Vanligtvis kan en enhet ha ett något lägre motstånd och drar därmed mer ström, värmer den mer än sina syskonanordningar, vilket gör att dess motstånd sjunker ytterligare. Den elektriska belastningen hamnar i en enda enhet, som sedan snabbt misslyckas. Således kan en rad enheter hamna inte mer robust än dess svagaste komponent.

den nuvarande hogging-effekten kan minskas genom att noggrant matcha egenskaperna hos varje parallellanordning eller genom att använda andra designtekniker för att balansera den elektriska belastningen. Att upprätthålla lastbalansen under extrema förhållanden kan dock inte vara enkelt. Enheter med en inneboende positiv temperaturkoefficient (PTC) för elektrisk resistans är mindre benägna att strömma, men termisk bortfall kan fortfarande uppstå på grund av dålig värmesänkning eller andra problem.

många elektroniska kretsar innehåller särskilda bestämmelser för att förhindra termisk runaway. Detta ses oftast i transistorförspänningsarrangemang för högeffektsteg. Men när utrustning används över dess utformade omgivningstemperatur kan termisk runaway fortfarande förekomma i vissa fall. Detta orsakar ibland utrustningsfel i heta miljöer eller när luftkylningsventiler är blockerade.

SemiconductorsEdit

kisel visar en speciell profil, genom att dess elektriska motstånd ökar med temperatur upp till ca 160 CCG, börjar sedan minska och sjunker ytterligare när smältpunkten uppnås. Detta kan leda till termiska skenande fenomen inom inre regioner i halvledarkorsningen; motståndet minskar i de regioner som värms upp över denna tröskel, vilket gör att mer ström kan strömma genom de överhettade regionerna, vilket i sin tur orsakar ännu mer uppvärmning jämfört med de omgivande regionerna, vilket leder till ytterligare temperaturökning och motståndsminskning. Detta leder till fenomenet nuvarande trängsel och bildning av nuvarande filament (liknar nuvarande hogging, men inom en enda enhet), och är en av de bakomliggande orsakerna till många halvledarkorsningsfel.

bipolära junction transistorer (BJTs)redigera

Läckström ökar signifikant i bipolära transistorer (särskilt germaniumbaserade bipolära transistorer) när de ökar i temperatur. Beroende på kretsens utformning kan denna ökning av läckströmmen öka strömmen som strömmar genom en transistor och därmed strömavledningen, vilket orsakar en ytterligare ökning av läckströmmen från samlare till emitter. Detta ses ofta i ett push–pull-steg i en klass AB-förstärkare. Om pull-up-och pull-down-transistorerna är förspända för att ha minimal crossover-distorsion vid rumstemperatur, och förspänningen inte är temperaturkompenserad, då temperaturen stiger kommer båda transistorerna att bli alltmer förspända, vilket får ström och kraft att öka ytterligare och så småningom förstöra en eller båda enheterna.

en tumregel för att undvika termisk runaway är att hålla driftspunkten för en BJT så att VCE 1/2vcc 1/p>

en annan övning är att montera en termisk återkopplingstransistor eller annan enhet på kylflänsen för att styra crossover-förspänningen. När utgångstransistorerna värms upp, så gör den termiska återkopplingstransistorn. Detta medför i sin tur att den termiska återkopplingstransistorn slås på vid en något lägre spänning, vilket minskar delningsspänningen och därmed minskar värmen som släpps ut av utgångstransistorerna.

om flera BJT-transistorer är anslutna parallellt (vilket är typiskt i högströmsapplikationer) kan ett aktuellt problem med hogging uppstå. Särskilda åtgärder måste vidtas för att kontrollera denna karakteristiska sårbarhet hos BJT.

i krafttransistorer (som effektivt består av många små transistorer parallellt) kan nuvarande hogging uppstå mellan olika delar av transistorn själv, med en del av transistorn som blir hetare än de andra. Detta kallas andra uppdelning, och kan resultera i förstörelse av transistorn även när den genomsnittliga korsningstemperaturen verkar vara på en säker nivå.

Power MOSFETsEdit

Power MOSFET ökar vanligtvis sin on-motstånd med temperatur. Under vissa omständigheter orsakar kraft som släpps ut i detta motstånd mer uppvärmning av korsningen, vilket ytterligare ökar korsningstemperaturen, i en positiv återkopplingsslinga. Som en konsekvens har kraftmosfet stabila och instabila verksamhetsområden. Ökningen av on-resistans med temperatur hjälper emellertid till att balansera strömmen över flera MOSFET-enheter anslutna parallellt, så nuvarande hogging uppstår inte. Om en MOSFET-transistor producerar mer värme än kylflänsen kan spridas, kan termisk runaway fortfarande förstöra transistorerna. Detta problem kan lindras till en grad genom att sänka det termiska motståndet mellan transistorn dö och kylflänsen. Se även Termisk designkraft.

metalloxidvaristorer (MOVs)redigera

metalloxidvaristorer utvecklar vanligtvis lägre motstånd när de värms upp. Om den är ansluten direkt över en växelströms-eller LIKSTRÖMSBUSS (en vanlig användning för skydd mot elektriska transienter) kan en MOV som har utvecklat en sänkt utlösningsspänning glida in i katastrofal termisk bortgång, eventuellt kulminerade i en liten explosion eller brand. För att förhindra denna möjlighet är felströmmen vanligtvis begränsad av en termisk säkring, strömbrytare eller annan strömbegränsningsanordning.

tantal kapacitorsedit

tantal kondensatorer är, under vissa förhållanden, benägna att självförstörelse genom termisk skenande. Kondensatorn består vanligtvis av en sintrad tantalsvamp som fungerar som anoden, en mangandioxidkatod och ett dielektriskt lager av tantalpentoxid Skapad på tantalsvampytan genom anodisering. Det kan hända att tantaloxidskiktet har svaga fläckar som genomgår dielektrisk nedbrytning under en spänningsspik. Tantalsvampen kommer sedan i direkt kontakt med mangandioxiden och ökad Läckström orsakar lokal uppvärmning; vanligtvis driver detta en endoterm kemisk reaktion som producerar mangan(III) oxid och regenererar (självläker) det dielektriska tantaloxidskiktet.

men om energin som släpps ut vid felpunkten är tillräckligt hög kan en självbärande exoterm reaktion starta, liknande termitreaktionen, med metalliskt tantal som bränsle och mangandioxid som oxidator. Denna oönskade reaktion kommer att förstöra kondensatorn, producera rök och eventuellt flamma.därför kan tantalkondensatorer användas fritt i små signalkretsar, men applicering i högeffektkretsar måste noggrant utformas för att undvika termiska fel.

Digital logicEdit

läckströmmen för logiska omkopplingstransistorer ökar med temperaturen. I sällsynta fall kan detta leda till termisk runaway i digitala kretsar. Detta är inte ett vanligt problem, eftersom läckströmmar vanligtvis utgör en liten del av den totala strömförbrukningen, så effektökningen är ganska blygsam — för en Athlon 64 ökar strömavledningen med cirka 10% för varje 30 grader Celsius. För en enhet med en TDP på 100 W, för att termisk runaway ska inträffa, måste kylflänsen ha en termisk resistivitet på över 3 K/W (kelvins per watt), vilket är ungefär 6 gånger sämre än en lager Athlon 64 kylfläns. (En lager Athlon 64 kylfläns är klassad till 0.34 K / W, även om det faktiska termiska motståndet mot miljön är något högre, på grund av den termiska gränsen mellan processor och kylfläns, stigande temperaturer i fallet och andra termiska motstånd.) Oavsett skulle en otillräcklig kylfläns med en termisk resistans på över 0,5 till 1 K/W resultera i förstöring av en 100 W-enhet även utan termiska effekter.

Batteriedit

när de hanteras felaktigt, eller om de tillverkas felaktigt, kan vissa uppladdningsbara batterier uppleva termisk runaway vilket resulterar i överhettning. Förseglade celler exploderar ibland våldsamt om säkerhetsventilerna är överväldigade eller icke-funktionella. Speciellt benägna att termisk runaway är litiumjonbatterier, mest markant i form av litiumpolymerbatteriet. Rapporter om exploderande mobiltelefoner visas ibland i tidningar. Under 2006 återkallades batterier från Apple, HP, Toshiba, Lenovo, Dell och andra bärbara tillverkare på grund av Brand och explosioner. Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA) i USA. Department of Transportation har fastställt regler för transport av vissa typer av batterier på flygplan på grund av deras instabilitet i vissa situationer. Denna åtgärd var delvis inspirerad av en lastrumsbrand på ett UPS-flygplan.En av de möjliga lösningarna är att använda säkrare och mindre reaktiva anodmaterial (litiumtitanater) och katodmaterial (litiumjärnfosfat) — och därigenom undvika koboltelektroderna i många litiumuppladdningsbara celler — tillsammans med icke brandfarliga elektrolyter baserade på Joniska vätskor.