Als Leckstrom bezeichnet man in der Elektrotechnik und Elektronik einen elektrischen Strom, der in Halbleiterbauelementen über einen Pfad fließt, der nicht zur Leitung von Strom vorgesehen ist. Der Leckstrom ist ein wichtiger Indikator für den qualitativen Aufbau der Schichten von Halbleiterbauteilen. Die Höhe des Leckstroms ist temperaturabhängig.

Grundlagen

Im Idealfall sind Keramiken, wie sie in elektronischen Bauteilen verwendet werden, elektrische Isolatoren, sodass beim Anlegen eines elektrischen Feldes kein Strom fließen kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn sich das Halbleiterbauteil im sperrenden Zustand befindet. In Sperrrichtung können dann theoretisch beliebig hohe Spannungen angelegt werden ohne dass es zu einem Stromfluss kommt. Allerdings wird dieser Idealfall in der Realität nicht erreicht. Insbesondere bei Leistungshalbleitern fließt auch in Sperrrichtung ein kleiner Strom, der als Leckstrom bezeichnet wird. Der Leckstrom unterliegt einer Vielzahl von unterschiedlichen Einflüssen. Die Höhe des Leckstroms ist neben der Dielektrizitätskonstanten ein wichtiges Kriterium für die Nutzung von elektronischen Bauteilen mit elektrokeramischen Dünnschichten.

Auftreten

Leckströme können auftreten, wenn

  • in Solarmodulen es zu Potentialschwankungen des Wechselrichters kommt.
  • im Inneren von Halbleitern spontan freie Ladungsträger entstehen, die durch eine angelegte elektrische Spannung im Halbleiterkristall wandern. Dies kann z. B. durch erhöhte Temperatur oder Strahlung verursacht bzw. verstärkt werden.
  • bei Schottky Halbleitern und Feldeffekt Halbleitern im gesperrten Zustand oder wenn sich Leckstrompfade z. B. über den Mesa-Rand von Si-FET bilden.
  • gewöhnliche Leistungshalbleiter sich im Sperrzustand befinden.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. 1 2 3 4 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.
  2. 1 2 3 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.
  3. ↑ 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.
  4. 1 2 3 4 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.
  5. 1 2 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.
  6. 1 2 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.
  7. 1 2 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.
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