泄漏(电子)
在电子设备中,泄漏是电能在通常视为绝缘的边界上的逐渐转移,例如带电电容器的自发放电,变压器与其他组件的磁耦合,或电流的流动,或跨越“ OFF”晶体管的电流流动状态或反极化二极管。
在电容器中
带电电容器的能量逐渐损失主要是由连接到电容器的电子设备(例如晶体管或二极管)引起的,这些设备即使关闭,它们也会导致少量电流。即使此关闭电流的数量级比设备打开时的电流少,但电流仍在缓慢排出电容器。从电容器泄漏的另一个原因是来自电容器中使用的某些介电材料的不想要的不完美,也称为介电泄漏。这是介电材料不是完美的绝缘体,并且具有某些非零的电导率,从而使泄漏电流流动,缓慢排出电容器。
当电流从预期的电路中泄漏时,会发生另一种类型的泄漏,而是流过一些替代路径。这种泄漏是不可取的,因为流过备用路径的电流会导致损坏,火灾,射频噪声或电动。可以通过观察到电路中某个点的电流流量与另一个点的流量不符,可以测量这种类型的泄漏。高压系统中的泄漏可能对与泄漏接触的人致命,就像一个人意外地接地高压电力线时。
在电子组件和电路之间
泄漏也可能意味着能量从一个电路转移到另一回路。例如,通量的磁线不会完全限制在功率变压器的核心内。另一个电路可能会将变压器搭配到变压器,并以电源频率接收一些泄漏的能量,这将在音频应用中引起可听见的嗡嗡声。
当理想电流为零时,泄漏电流也是任何流动的电流。当电子组件处于待机,禁用或“睡眠”模式(备用功率)时,就是这种情况。这些设备可以在静止状态下绘制一个或两个微型启动,而在全部运行中,数百或数千毫安。这些泄漏电流已成为便携式设备制造商的重要因素,因为它们对消费者的电池运行时间产生了不良影响。
当电动电路中使用电源过滤器,以提供电气或电子组件,例如,可变频率驱动器或AC/DC功率转换器时,泄漏电流将通过与中性导体和中性导体之间连接到的“ Y ”电容器流到接地或接地导体。流过这些电容器的电流是由于电容器在电源线频率下的阻抗所致。通常认为某些泄漏电流是可以接受的,但是超过30 mA的过多泄漏电流可能会对设备用户造成危险。在某些应用中,例如具有患者接触的医疗设备,可接受的泄漏电流量可能很低,小于10 mA。
在半导体中
在半导体设备中,泄漏是一种量子现象,其中移动电荷载体(电子或孔)穿过绝缘区域。随着绝缘区域的厚度降低,泄漏会呈指数增加。在掺杂的P型和N型半导体之间的半导体连接器之间也可能发生隧穿泄漏。除了通过栅极绝缘子或连接器进行隧穿外,载体还可以在金属氧化物半导体(MOS)晶体管的源和排水端之间泄漏。这称为子阈值传导。泄漏的主要来源发生在晶体管内,但是电子也可以在互连之间泄漏。泄漏会增加功耗,如果足够大可能会导致完全电路故障。
泄漏是目前限制计算机处理器性能提高的主要因素之一。最大程度地减少泄漏的努力包括在半导体中使用紧张的矽,高-κ电介质和/或更强的掺杂液水平。减少泄漏以继续摩尔定律,不仅需要新的材料解决方案,还需要适当的系统设计。
某些类型的半导体制造缺陷表现出泄漏的增加。因此,测量泄漏或IDDQ测试是一种寻找缺陷芯片的快速,廉价的方法。
泄漏是一种常见的失败模式,这是由于半导体设备的非胃胃过高压力导致的,当时连接处或栅极氧化物遭受永久性损害不足以引起灾难性失败。过度应激氧化门会导致应力引起的泄漏电流。
在双极连接晶体管中,发射器电流是收集器和基部电流的总和。 i e = i c + i b 。收藏家电流有两个组成部分:少数族裔和多数载体。少数派电流称为泄漏电流。
在异质结构现场效应晶体管(HFET)中,栅极泄漏通常归因于位于屏障内的陷阱的高密度。迄今为止,GAN HFET的栅极泄漏与其他同行(例如GAAS)相比,gan hfets的闸门泄漏保持较高的水平。
泄漏电流通常在微型启动中测量。对于反向偏置的二极管,它对温度敏感。必须仔细检查泄漏电流,以了解在广泛温度范围内的应用,以了解二极管特征。