Leckstrom
Als Leckstrom bezeichnet man in der Elektrotechnik und Elektronik einen elektrischen Strom, der in Bauelementen über einen Pfad fließt, der nicht zur Leitung von Strom vorgesehen ist.[1] Der Leckstrom ist ein wichtiger Indikator für den qualitativen Aufbau der Schichten von Halbleiterbauteilen.[2] Die Höhe des Leckstroms bei Halbleiterbauteilen ist temperaturabhängig.[1]
Auch der Ableitstrom wird (zumal im Englischen beides leakage current genannt wird[3][4]) zuweilen als Leckstrom bezeichnet[5], obwohl der Leckstrom nur eine Komponente des Ableitstroms ist.[6]
Grundlagen
BearbeitenIm Idealfall sind Keramiken, wie sie in elektronischen Bauteilen verwendet werden, elektrische Isolatoren, sodass beim Anlegen eines elektrischen Feldes kein Strom fließen kann.[2] Dies gilt insbesondere dann, wenn sich das Halbleiterbauteil im sperrenden Zustand befindet.[7] In Sperrrichtung können dann theoretisch beliebig hohe Spannungen angelegt werden, ohne dass es zu einem Stromfluss kommt.[8] Allerdings wird dieser Idealfall in der Realität nicht erreicht.[2] Insbesondere bei Leistungshalbleitern fließt auch in Sperrrichtung ein kleiner Strom, der als Leckstrom bezeichnet wird.[8] Der Leckstrom unterliegt einer Vielzahl von unterschiedlichen Einflüssen.[9] Die Höhe des Leckstroms ist neben der Dielektrizitätskonstanten ein wichtiges Kriterium für die Nutzung von elektronischen Bauteilen mit elektrokeramischen Dünnschichten.[10]
Auftreten
BearbeitenLeckströme können auftreten, wenn
- es in Solarmodulen zu Potentialschwankungen des Wechselrichters kommt;[8]
- im Inneren von Halbleitern spontan freie Ladungsträger entstehen, die durch eine angelegte elektrische Spannung im Halbleiterkristall wandern;[11] dies kann z. B. durch erhöhte Temperatur[1] oder Strahlung verursacht[11] bzw. verstärkt werden;[1]
- sich Leckstrompfade z. B. über den Mesa-Rand von Si-FET bilden;[10]
- gewöhnliche Leistungshalbleiter sich im Sperrzustand befinden,[8] speziell auch Schottky- und Feldeffekt-Halbleiter.[9]
Siehe auch
BearbeitenEinzelnachweise
Bearbeiten- ↑ a b c d Daniel Hähnel: Herstellung, Charakterisierung und Simulation von Germanium.p-Kanal-Tunneltransistoren. Dissertation an der Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik der Universität Stuttgart, Stuttgart 2020, S. 48, 49.
- ↑ a b c Sebastian Wiegand: Herstellung und Charakterisierung Sol-Gel basierter Kalium-Natrium-Niobat-Schichten. Dissertation am Fachbereich Material- und Geowissenschaften der technischen Universität Darmstadt, Darmstadt 2014, S. 40, 41.
- ↑ Ableitstrom Fibel (EPA.de, PDF, mehr als 18 MB)
- ↑ Knowledge Center/Stromversorgung/Glossar/Leakage Current (Neumüller Elektronik GmbH)
- ↑ Als Beispiel: Wissenswertes zur Ableitstrom- bzw. Leckstrommessung
- ↑ Knowledge Center/Stromversorgung/Glossar/Leckstrom (Neumüller Elektronik GmbH)
- ↑ Felix Karsten: Entwicklung eines intelligenten Energiemanagementsystems für medizinische Notfallgeräte. Bachelorthesis an der Fakultät für Technik und Informatik der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Hamburg 2017, S. 18, 88.
- ↑ a b c d W.-Toke Franke: Vergleich von Siliziumkarbid-Leistungshalbleitern und ihre Anwendung in einem wirkungsgradoptimierten PV-Wechselrichter. Dissertation an der Technischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kiel 2013, S. 6, 11, 17, 79, 99, 100, 101.
- ↑ a b Jan Böcker: Analyse und Optimierung von AlGaN/GaN-HEMTs in der leistungselektronischen Anwendung. Elektronische Energietechnik an der TU Berlin, Band 11, Universitätsverlag der TU Berlin, S. 15, 16.
- ↑ a b Sam Isao Schmitz: Abhängigkeit des Leckstroms und der Dielektrizitätskonstanten in SrTiO3- und (Ba,Sr)TiO3-Dünnschichtkondensatoren von der Kontaktmetallisierung. Bericht des Forschungszentrums Jülich, genehmigte Dissertation an der RWTH Aachen, Jülich 2002, ISSN 0944-2952 S. V, 3, 36, 37, 58, 61, 63, 79, 94.
- ↑ a b Andreas Pahlke: Einfluss der Oxidqualität auf die Stabilität von Halbleiterdetektoren bei Röntgenbestrahlung. Dissertation an Fakultät für Physik der Technischen Universität München, München 2004, S. 13–15.