熱ねつ暴走ぼうそう

熱ねつ暴走ぼうそう（ねつぼうそう、（英えい: thermal runaway）とは、化学かがくや回路かいろ設計せっけいの分野ぶんやで用もちいられる用語ようごで、発熱はつねつが更さらなる発熱はつねつを招まねくという正せいのフィードバックにより、温度おんどの制御せいぎょができなくなる現象げんしょう、あるいはそのような状態じょうたいのことを指さす。

解説かいせつ

この現象げんしょうが生しょうじると温度おんどが際限さいげんなく上昇じょうしょうし、最終さいしゅう的てきには機器ききの破壊はかいや爆発ばくはつに至いたる。

例たとえば、バイポーラトランジスタは温度おんど上昇じょうしょうに従したがって電気でんき伝導でんどう性せいが増ます性質せいしつを持もっている（負まけの温度おんど係数けいすうを持もつ）。このため、適切てきせつな処理しょりを行おこなわずに利用りようした場合ばあい、一旦いったん温度おんど上昇じょうしょうが生しょうじることで、より大おおきな電流でんりゅうが流ながれ、さらなる温度おんど上昇じょうしょうを招まねいて、最終さいしゅう的てきには素子そしの破壊はかいに陥おちいる。

熱ねつ破壊はかい（による故障こしょう）も、熱ねつによる回路かいろ部品ぶひんの故障こしょうのため熱ねつ暴走ぼうそうと呼よばれることがあるが、熱ねつによる素子そし自体じたいの破壊はかいではないため、別べつの現象げんしょうである。これは集積しゅうせき回路かいろの製造せいぞう技術ぎじゅつが未熟みじゅくであった1980年ねん頃ごろまで、比較的ひかくてきよく見みられた故障こしょうの一ひとつである。

なんらかの外因がいいん（急激きゅうげきに温度おんどが上昇じょうしょうするなど）で集積しゅうせき回路かいろのダイの上うえでクラックや歪ゆがみによる構造こうぞう破壊はかいが発生はっせいし、低温ていおんでは導通どうつう状態じょうたいにあるものの一定いってい温度おんどを超こえると破壊はかいされた部分ぶぶんの導通どうつうが失うしなわれ、装置そうちは異常いじょう動作どうさを起おこす。異常いじょう動作どうさした後のち、集積しゅうせき回路かいろを搭載とうさいした装置そうち（例たとえばコンピュータ）を一定いってい時間じかん冷ひやすと機能きのうを回復かいふくするため、全まったく違ちがう現象げんしょうであるものの熱ねつ暴走ぼうそうの呼称こしょうが使つかわれた。

現在げんざいの集積しゅうせき回路かいろは温度おんどエージングによってこれらの欠陥けっかんが含ふくまれている製品せいひんを後こう行程こうていで取とり除のぞいているため、現在げんざいは極きわめて稀まれな故障こしょうとなった。またこのような故障こしょうが許ゆるされない装置そうちでは回路かいろは恒温こうおん槽そうに置おかれたり、あるいは動作どうさに関係かんけいなく発熱はつねつと冷却れいきゃくが一定いってい温度おんどで拮抗きっこう状態じょうたいとなるように設計せっけいされている（N-MOSプロセス技術ぎじゅつ等とう）。砂漠さばく地帯ちたいでの運用うんようが想定そうていされる軍事ぐんじ用ようコンピュータ、超ちょう低温ていおんから超ちょう高温こうおんまで激はげしい温度おんど変化へんかに曝さらされるECU、航空こうくう宇宙うちゅう向むけや人工じんこう衛星えいせいで採用さいようされている。

その他た、大だい規模きぼ集積しゅうせき回路かいろで採用さいようされている歪ゆがみシリコン技術ぎじゅつは、結晶けっしょう格子こうしの大おおきさが異ことなるシリコンとゲルマニウムの合金ごうきんによって電子でんしの移動いどう速度そくどを加速かそくし、応答おうとう速度そくどを改善かいぜんする技術ぎじゅつである。しかし、温度おんど変化へんかに非常ひじょうに鈍感どんかんである（100℃以上いじょうになっても問題もんだいはない）シリコンに比くらべて、ゲルマニウムは温度おんどに敏感びんかんで、温度おんどが上昇じょうしょうすると固定こていされていなければならない回路かいろ定数ていすうが変化へんかしてしまい正常せいじょうな機能きのうを喪失そうしつする恐おそれがある。このため歪ゆがみシリコン技術ぎじゅつを使用しようした集積しゅうせき回路かいろの動作どうさ温度おんどは比較的ひかくてき低温ていおん（35 - 65℃）で稼働かどうさせる様よう、回路かいろ上じょうに温度おんどセンサーを多数たすう配置はいちしてダイ全域ぜんいきの温度おんどを監視かんしして通電つうでん状態じょうたいを制御せいぎょしたり、非常ひじょうに強力きょうりょくな冷却れいきゃく装置そうち（ヒートシンクなど）を併用へいようする事ことが多おおい。

最近さいきんの事例じれい

最近さいきんの熱ねつ暴走ぼうそうは化学かがく反応はんのうと電子でんし回路かいろの複ふく合あいによるケースがよく見みられる。その一ひとつとしてリチウムイオン二に次じ電池でんちの異常いじょう発熱はつねつ問題もんだいなど、設計せっけい上じょうの不具合ふぐあいによる熱ねつループによる事故じこが多発たはつしている。

「ボーイング787のバッテリー問題もんだい」の場合ばあい、ボーイング社しゃCEOのジェームズ・マックナーニは、熱ねつ暴走ぼうそうであるという指摘してきを受うけて「熱ねつ暴走ぼうそうという物ものには色々いろいろな解釈かいしゃくがある」としている。

不具合ふぐあいなどと言いうほどに大袈裟おおげさでなくとも、熱ねつ暴走ぼうそうが発生はっせいし得える要因よういんはいくつもある。一いち例れいとしては、起電きでん力りょくが負まけの温度おんど係数けいすうをもっている二に次じ電池でんち（たとえば密閉みっぺい形がたニッケル・カドミウム蓄電池ちくでんち）を定てい電圧でんあつ充電じゅうでんすると、温度おんど上昇じょうしょうにより起電きでん力りょくが低下ていかし、充電じゅうでん電流でんりゅうが増加ぞうかしてさらなる温度おんど上昇じょうしょうを招まねく、という正せい帰還きかんの危険きけんがある。

コンピュータにおける熱ねつ暴走ぼうそう

パソコン等とうのコンピュータにおいて、高こう負荷ふかを与あたえ続つづけた結果けっか、内部ないぶの温度おんどが高たかまり、ソフトウェアの異常いじょう動作どうさや異常いじょう終了しゅうりょう、最悪さいあくの場合ばあいOSのハングアップ（フリーズ）や再さい起動きどうを引ひき起おこすことを指さす場合ばあいにも使つかわれる。