Leckstrom – Wikipedia

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]

Im 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]

Leckströme 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]

• Sperrspannung
• Vagabundierender Strom

1. ↑ ^{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.
2. ↑ ^{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.
3. ↑ Ableitstrom Fibel (EPA.de, PDF, mehr als 18 MB)
4. ↑ Knowledge Center/​Stromversorgung/​Glossar/​Leakage Current (Neumüller Elektronik GmbH)
5. ↑ Als Beispiel: Wissenswertes zur Ableitstrom- bzw. Leckstrommessung
6. ↑ Knowledge Center/​Stromversorgung/​Glossar/​Leckstrom (Neumüller Elektronik GmbH)
7. ↑ 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.
8. ↑ ^{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.
9. ↑ ^{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.
10. ↑ ^{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.
11. ↑ ^{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.