sommige elektronische componenten ontwikkelen lagere weerstanden of lagere triggerspanningen (voor niet-lineaire weerstanden) naarmate hun interne temperatuur stijgt. Als de circuitomstandigheden in deze situaties een duidelijk verhoogde stroomstroom veroorzaken, kan een verhoogde vermogensdissipatie de temperatuur verder verhogen door Joule-verwarming. Een vicieuze cirkel of positief feedback-effect van thermische runaway kan leiden tot storingen, soms op spectaculaire wijze (bijvoorbeeld elektrische explosie of brand). Om deze gevaren te voorkomen, goed ontworpen elektronische systemen bevatten meestal stroombegrenzende bescherming, zoals thermische zekeringen, stroomonderbrekers, of PTC stroombegrenzers.

om grotere stromen te kunnen verwerken, kunnen ontwerpers van Circuits meerdere apparaten met een lagere capaciteit (bv. transistors, diodes of mov ‘ s) parallel verbinden. Deze techniek kan goed werken, maar is gevoelig voor een fenomeen genaamd current hogging, waarbij de stroom niet gelijkelijk over alle apparaten wordt gedeeld. Typisch, een apparaat kan een iets lagere weerstand hebben, en trekt dus meer stroom, verwarmen het meer dan zijn broer of zus apparaten, waardoor de weerstand verder dalen. De elektrische belasting eindigt in een enkel apparaat, dat dan snel uitvalt. Dus, een reeks van apparaten kan uiteindelijk niet robuuster dan de zwakste component.

het stroomversnellende effect kan worden verminderd door de eigenschappen van elk parallel apparaat zorgvuldig aan te passen of door andere ontwerptechnieken te gebruiken om de elektrische belasting te balanceren. Het handhaven van de load balance onder extreme omstandigheden is echter niet eenvoudig. Apparaten met een intrinsieke positieve temperatuurcoëfficiënt (PTC) van elektrische weerstand zijn minder gevoelig voor stroom hogging, maar thermische runaway kan nog steeds optreden als gevolg van slechte warmte zinken of andere problemen.

veel elektronische circuits bevatten speciale voorzieningen om thermische uitval te voorkomen. Dit wordt het vaakst gezien in transistorvoorbindingsarrangementen voor hoogvermogen output stadia. Echter, wanneer apparatuur wordt gebruikt boven de ontworpen omgevingstemperatuur, thermische runaway kan nog steeds optreden in sommige gevallen. Dit veroorzaakt af en toe storingen in apparatuur in hete omgevingen, of wanneer luchtkoeling ventilatieopeningen zijn geblokkeerd.

SemiconductorsEdit

silicium vertoont een eigenaardig profiel, in die zin dat de elektrische weerstand toeneemt met een temperatuur tot ongeveer 160 °C, dan begint te dalen en verder daalt wanneer het smeltpunt is bereikt. Dit kan leiden tot thermische runaway verschijnselen binnen interne gebieden van de halfgeleiderverbinding; de weerstand neemt af in de regio ’s die boven deze drempel worden verwarmd, waardoor meer stroom door de oververhitte regio’ s kan stromen, waardoor op zijn beurt nog meer verwarming ontstaat in vergelijking met de omliggende regio ‘ s, wat leidt tot verdere temperatuurstijging en weerstandsvermindering. Dit leidt tot het fenomeen van de huidige verdringing en vorming van de huidige filamenten (vergelijkbaar met de huidige hogging, maar binnen een enkel apparaat), en is een van de onderliggende oorzaken van vele halfgeleiderverbindingen storingen.

bipolaire junctietransistors (BJT ‘ s)Edit

Lekstroom neemt significant toe bij bipolaire transistors (met name bipolaire transistors op germaniumbasis) naarmate de temperatuur stijgt. Afhankelijk van het ontwerp van het circuit kan deze toename van de lekstroom de stroom die door een transistor stroomt en dus de vermogensdissipatie verhogen, waardoor de lekstroom van collector-naar-emitter verder toeneemt. Dit wordt vaak gezien in een push-pull fase van een klasse AB versterker. Als de pull – up en pull-down transistors zijn bevooroordeeld om minimale crossover vervorming bij kamertemperatuur, en de vooringenomenheid is niet temperatuur-gecompenseerd, dan als de temperatuur stijgt beide transistors zullen worden steeds meer bevooroordeeld op, waardoor stroom en vermogen verder toenemen, en uiteindelijk vernietigen van een of beide apparaten.

een vuistregel om thermische runaway te voorkomen is om het werkpunt van een BJT zo te houden dat Vce ≤ 1/2Vcc

een andere praktijk is het monteren van een thermal feedback sensing transistor of ander apparaat op het koellichaam, om de crossover bias spanning te regelen. Als de uitgangstransistors opwarmen, zo ook de thermische feedback transistor. Dit op zijn beurt zorgt ervoor dat de thermische feedback transistor aan te zetten bij een iets lagere spanning, waardoor de crossover bias spanning, en dus het verminderen van de warmte afgevoerd door de uitgang transistors.

als meerdere BJT-transistors parallel zijn aangesloten (wat typisch is voor toepassingen met hoge stroom), kan er een probleem met de Stroomopname optreden. Er moeten speciale maatregelen worden genomen om deze karakteristieke kwetsbaarheid van BJTs te beheersen.

bij vermogenstransistors (die in feite uit vele kleine parallel lopende transistors bestaan) kan stroomoverlast optreden tussen verschillende delen van de transistor zelf, waarbij een deel van de transistor warmer wordt dan de andere. Dit wordt tweede afbraak genoemd, en kan resulteren in vernietiging van de transistor, zelfs wanneer de gemiddelde kruistemperatuur op een veilig niveau lijkt te zijn.

vermogen MOSFETsEdit

vermogen MOSFETs verhogen doorgaans hun aan-weerstand met temperatuur. Onder sommige omstandigheden, vermogen afgevoerd in deze weerstand veroorzaakt meer verwarming van de verbinding, die verder verhoogt de kruistemperatuur, in een positieve feedback lus. Als gevolg daarvan hebben power MOSFETs stabiele en onstabiele werkgebieden. Echter, de toename van de on-weerstand met temperatuur helpt de balans van de stroom over meerdere MOSFETs parallel verbonden, zodat de huidige hogging niet optreedt. Als een MOSFET transistor meer warmte produceert dan de koellichaam kan afvoeren, dan kan thermische runaway de transistors nog steeds vernietigen. Dit probleem kan tot op zekere hoogte worden verlicht door de thermische weerstand tussen de transistor matrijs en de koellichaam te verlagen. Zie ook Thermal Design Power.

metaaloxide varistors (MOVs)Edit

metaaloxide varistors ontwikkelen doorgaans een lagere weerstand als ze opwarmen. Als een MOV die een verlaagde trigger voltage heeft ontwikkeld direct via een AC-of DC-stroombus wordt aangesloten (een veelvoorkomend gebruik voor bescherming tegen elektrische transiënten), kan het uitglijden in een catastrofale thermische runaway, mogelijk culminerend in een kleine explosie of brand. Om deze mogelijkheid te voorkomen, wordt foutstroom meestal beperkt door een thermische zekering, stroomonderbreker of andere stroombegrenzer.

Tantaalcondensatoren

Tantaalcondensatoren zijn onder sommige omstandigheden vatbaar voor zelfdestructie door thermische runaway. De condensator bestaat meestal uit een gesinterde tantaalspons die fungeert als de anode, een mangaandioxide kathode, en een diëlektrische laag van tantaal pentoxide gemaakt op het oppervlak van de tantaalspons door anodiseren. Het kan gebeuren dat de tantaal oxide laag zwakke plekken heeft die diëlektrische afbraak ondergaan tijdens een spanningspiek. De tantaalspons komt dan in direct contact met het mangaandioxide, en verhoogde lekstroom veroorzaakt gelokaliseerde verwarming; meestal drijft dit een endotherme chemische reactie die mangaan(III) oxide produceert en regenereert (zelf-geneest) de tantaal oxide diëlektrische laag.

echter, als de energie die wordt afgevoerd op het faalpunt hoog genoeg is, kan een zichzelf onderhoudende exotherme reactie beginnen, vergelijkbaar met de thermietreactie, met metallisch tantaal als brandstof en mangaandioxide als oxidator. Deze ongewenste reactie zal de condensator vernietigen, waardoor rook en mogelijk vlam ontstaan.

daarom kunnen tantaalcondensatoren vrij worden ingezet in kleine signaalcircuits, maar toepassing in hoogvermogencircuits moet zorgvuldig worden ontworpen om thermische storingen te voorkomen.

Digital logicEdit

de lekstroom van logische schakeltransistors neemt toe met de temperatuur. In zeldzame gevallen kan dit leiden tot thermische runaway in digitale circuits. Dit is geen veel voorkomend probleem, omdat lekstromen meestal een klein deel van het totale energieverbruik uitmaken, dus de toename van de macht is vrij bescheiden — voor een Athlon 64 neemt de vermogensdissipatie met ongeveer 10% toe voor elke 30 graden Celsius. Voor een apparaat met een TDP van 100 W, voor thermische runaway optreden, de koellichaam zou moeten hebben een thermische weerstand van meer dan 3 K / W (Kelvin per watt), dat is ongeveer 6 keer erger dan een voorraad Athlon 64 koellichaam. (Een voorraad Athlon 64 koellichaam heeft een waardering van 0.34 K / W, hoewel de werkelijke thermische weerstand tegen de omgeving is iets hoger, als gevolg van de thermische grens tussen processor en koellichaam, stijgende temperaturen in de behuizing, en andere thermische weerstanden.) Hoe dan ook, een onvoldoende koellichaam met een thermische weerstand van meer dan 0,5 tot 1 K/W zou resulteren in de vernietiging van een 100 W apparaat, zelfs zonder thermische runaway effecten.

BatteriesEdit

bij onjuist gebruik, of bij defecte fabricage, kunnen sommige oplaadbare batterijen thermische runaway ervaren met als gevolg oververhitting. Verzegelde cellen zullen soms heftig exploderen als veiligheidsopeningen worden overweldigd of niet functioneren. Vooral gevoelig voor thermische runaway zijn lithium-ion batterijen, het duidelijkst in de vorm van de lithium polymeer batterij. Meldingen van exploderende mobiele telefoons verschijnen af en toe in kranten. In 2006 werden batterijen van Apple, HP, Toshiba, Lenovo, Dell en andere notebookfabrikanten teruggeroepen vanwege brand en explosies. De Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA) van de VS Het ministerie van Transport heeft regels vastgesteld met betrekking tot het dragen van bepaalde soorten batterijen in vliegtuigen vanwege hun instabiliteit in bepaalde situaties. Deze actie werd gedeeltelijk geïnspireerd door een vrachtruim brand op een UPS vliegtuig.Een van de mogelijke oplossingen is het gebruik van veiligere en minder reactieve anode (lithiumtitanaten) en kathode (lithiumijzer fosfaat) materialen — waarbij de kobaltelektroden in veel lithium oplaadbare cellen worden vermeden — samen met niet-ontvlambare elektrolyten op basis van ionische vloeistoffen.