热失控

热失控是指由温度升高引起的可能导致破坏性后果的现象。在这个过程中，释放或发出的能量会随着温度的升高而加速。

它不是任何特定学科的主题。热失控几乎可能发生在与温度相关的任何领域和学科中。

例如：

化学

化学或化学工程涉及化学品及其化学反应的研究。它进一步分为有机化学和无机化学。无机化学是有机化合物研究的一个分支。热失控这个术语被称为失控反应。否则，它被称为热爆炸。反应速率随着温度的升高而迅速增加，导致无法控制的热爆炸。它还会导致工业爆炸或化学气体泄漏。

化学反应有多种类型。有些反应是吸热的，有些是放热的。吸热反应在较低能量下发生，而放热反应在较高能量下发生。高能反应更容易发生热爆炸，需要安全措施和注意，例如加氢裂化和氧化。系统或机器故障也可能导致热爆炸。

电气

有时在高电流应用中，低容量电子电路会并联连接。这会导致电流拥挤问题，可能损坏晶体管和设备。由于设备电阻的差异，每个设备的吸流功率会发生变化。因此，这会给电路带来不稳定性，导致热失控。通过平衡负载和匹配连接设备的特性可以改善这种情况。

土木工程

土木工程是与工程建设相关的研究和设计分支，例如道路、桥梁、建筑物等。在用于建造房屋的混凝土材料中，热失控可能由散热引起。这是一种放热反应，当水和混凝土（尤其是水泥）混合时发生。两种物质之间发生化学反应，释放出热量。它也被称为水化热。

在低温下，水化作用较低，而在高温下，水泥的水化作用较高。这直接影响材料的强度。可以通过控制周围环境的温度、在高温下使用冷水、加入液氮等来防止热失控。

天体物理学

它是空间科学的一个分支，或对太空的研究。恒星中常见的爆炸现象称为核聚变，它是由热核反应和太空中各层的引力引起的。

例如：

• 红巨星中的失控现象称为氦闪。这是由于恒星能量非常高。
• 白矮星中的失控现象称为新星。它是氢聚变的结果。
• 中子星中的失控现象称为X射线爆发。它是氢聚变点燃（燃烧）的结果。

气候

大气中温室气体数量的增加导致地球表面温度升高。这些有害气体不仅导致全球变暖，还污染了我们呼吸的空气。

人类无法控制的全球变暖增加被称为热失控，也称为突发性全球变暖。

微波加热

微波用于烹饪和工业过程。加热速率取决于材料的类型及其介电常数。每种材料的介电常数都不同，它取决于温度。微波加热对热绝缘体来说是危险的，因为绝缘体和被加热材料之间的热交换很小。

半导体

半导体是导电性介于导体和绝缘体之间的材料。它广泛用于制造芯片、电子设备等。此类设备中的漏电流随温度升高而增加。这是因为温度升高会增加电路中的电子流动，从而增加电流。因此，功率耗散会导致漏电流进一步增加。

当半导体材料的内阻降低时，也会发生热失控。这会导致过热（加热到阈值以上），并允许更多电流通过该区域。温度可能会根据周围温度进一步升高。这种情况类似于电流拥挤，称为电流细流。这是半导体器件失效的原因之一。

类似地，MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）由于结温升高可能出现不稳定区域。MOSFET 的导通电阻随温度升高而增加。这是 MOSFET 并联连接时防止电流拥挤的一个优点。

电池

在电池中，热失控通常被称为过热。这是由于电池单元内部化学反应变化引起的快速加热过程。它可能导致短路并影响连接组件的性能。由于电池暴露于高温、内部电阻等，温度可能会升高。

温度升高并不总是会导致损坏。在某些情况下，当产生的热量超过电池的散热量时，就会发生这种情况。在各种电池中，锂离子电池更容易发生热失控。它释放的热能更多。但是，通过提高电池的散热能力可以改善这一点。

可以通过将电池储存在环境温度下、防止过充和更换旧电池来防止电池失控。

热稳定性条件

在各种设备中，需要采取有效的措施来防止热失控。让我们以 BJT（双极结型晶体管）的热稳定性条件为例进行讨论。BJT 的电路图如下所示。

它由三个区域组成：发射极、基极和集电极。集电极区域掺杂较少，而基极区域掺杂较多。集电极区域的载流子耗散（损耗）速率应大于产生（制造）速率。此条件可防止电路发生任何热失控。