Leckstrom

{{#if: ist nicht zu verwechseln mit dem Leckstrom (Biologie).

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}} 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.<ref name="Quelle 1" /> Der Leckstrom ist ein wichtiger Indikator für den qualitativen Aufbau der Schichten von Halbleiterbauteilen.<ref name="Quelle 2" /> Die Höhe des Leckstroms bei Halbleiterbauteilen ist temperaturabhängig.<ref name="Quelle 1" />

Auch der Ableitstrom wird (zumal im Englischen beides leakage current genannt wird<ref name="Quelle 8" /><ref>Knowledge Center/Stromversorgung/Glossar/Leakage Current (Neumüller Elektronik GmbH)</ref>) zuweilen als Leckstrom bezeichnet<ref>Als Beispiel: Wissenswertes zur Ableitstrom- bzw. Leckstrommessung</ref>, obwohl der Leckstrom nur eine Komponente des Ableitstroms ist.<ref>Knowledge Center/Stromversorgung/Glossar/Leckstrom (Neumüller Elektronik GmbH)</ref>

Grundlagen

Im Idealfall sind Keramiken, wie sie in elektronischen Bauteilen verwendet werden, elektrische Isolatoren, sodass beim Anlegen eines elektrischen Feldes kein Strom fließen kann.<ref name="Quelle 2" /> Dies gilt insbesondere dann, wenn sich das Halbleiterbauteil im sperrenden Zustand befindet.<ref name="Quelle 3" /> In Sperrrichtung können dann theoretisch beliebig hohe Spannungen angelegt werden, ohne dass es zu einem Stromfluss kommt.<ref name="Quelle 4" /> Allerdings wird dieser Idealfall in der Realität nicht erreicht.<ref name="Quelle 2" /> Insbesondere bei Leistungshalbleitern fließt auch in Sperrrichtung ein kleiner Strom, der als Leckstrom bezeichnet wird.<ref name="Quelle 4" /> Der Leckstrom unterliegt einer Vielzahl von unterschiedlichen Einflüssen.<ref name="Quelle 7" /> Die Höhe des Leckstroms ist neben der Dielektrizitätskonstanten ein wichtiges Kriterium für die Nutzung von elektronischen Bauteilen mit elektrokeramischen Dünnschichten.<ref name="Quelle 6" />

Auftreten

Leckströme können auftreten, wenn

es in Solarmodulen zu Potentialschwankungen des Wechselrichters kommt;<ref name="Quelle 4" />
im Inneren von Halbleitern spontan freie Ladungsträger entstehen, die durch eine angelegte elektrische Spannung im Halbleiterkristall wandern;<ref name="Quelle 5" /> dies kann z. B. durch erhöhte Temperatur<ref name="Quelle 1" /> oder Strahlung verursacht<ref name="Quelle 5" /> bzw. verstärkt werden;<ref name="Quelle 1" />
sich Leckstrompfade z. B. über den Mesa-Rand von Si-FET bilden;<ref name="Quelle 6" />
gewöhnliche Leistungshalbleiter sich im Sperrzustand befinden,<ref name="Quelle 4" /> speziell auch Schottky- und Feldeffekt-Halbleiter.<ref name="Quelle 7" />

Einzelnachweise

<ref name="Quelle 1">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.</ref> <ref name="Quelle 2">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.</ref> <ref name="Quelle 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.</ref> <ref name="Quelle 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.</ref> <ref name="Quelle 5">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.</ref> <ref name="Quelle 6">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.</ref> <ref name="Quelle 7">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.</ref> <ref name="Quelle 8">Ableitstrom Fibel (EPA.de, PDF, mehr als 18 MB)</ref>

</references>