กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 2 นาที

การรั่วไหล (อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์)

ในทางอิเล็กทรอนิกส์ การ รั่วไหล หมายถึงการถ่ายโอน พลังงานไฟฟ้า อย่างค่อยเป็นค่อยไป ข้ามขอบเขตที่โดยปกติถือว่าเป็น ฉนวน เช่น การคายประจุเองของ ตัวเก็บประจุ ที่มี ประจุ...

การรั่วไหล (อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์)

ในทางอิเล็กทรอนิกส์การรั่วไหลหมายถึงการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้า อย่างค่อยเป็นค่อยไป ข้ามขอบเขตที่โดยปกติถือว่าเป็นฉนวนเช่น การคายประจุเองของตัวเก็บประจุ ที่มี ประจุ การเชื่อมต่อทางแม่เหล็กของหม้อแปลงกับส่วนประกอบอื่นๆ หรือการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านทรานซิสเตอร์ในสถานะ "ปิด" หรือไดโอด แบบกลับ ขั้ว

ในตัวเก็บประจุ

การสูญเสียพลังงานอย่างค่อยเป็นค่อยไปจากตัวเก็บประจุ ที่มีประจุ ส่วนใหญ่เกิดจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต่อกับตัวเก็บประจุ เช่น ทรานซิสเตอร์หรือไดโอด ซึ่งนำกระแสไฟฟ้าเล็กน้อยแม้ว่าจะปิดอยู่ก็ตาม แม้ว่ากระแสไฟฟ้าขณะปิดนี้จะน้อยกว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านอุปกรณ์ขณะเปิดอยู่หลายเท่า แต่กระแสไฟฟ้าก็ยังคงค่อยๆ คายประจุตัวเก็บประจุ ปัจจัยอีกประการหนึ่งที่ทำให้เกิดการรั่วไหลจากตัวเก็บประจุคือความไม่สมบูรณ์ที่ไม่พึงประสงค์ของวัสดุไดอิเล็กทริกบางชนิดที่ใช้ในตัวเก็บประจุ หรือที่เรียกว่าการรั่วไหลของไดอิเล็กทริกเป็นผลมาจากการที่วัสดุไดอิเล็กทริกไม่ใช่ฉนวน ที่สมบูรณ์แบบ และมีค่าการนำไฟฟ้า ที่ไม่เป็นศูนย์ ทำให้ กระแสไฟฟ้ารั่วไหลและค่อยๆ คายประจุตัวเก็บประจุ[ 1 ]

การรั่วไหลอีกประเภทหนึ่งเกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้ารั่วไหลออกจากวงจรที่ตั้งใจไว้ แต่กลับไหลผ่านเส้นทางอื่นแทน การรั่วไหลประเภทนี้ไม่เป็นที่พึงประสงค์ เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเส้นทางอื่นอาจทำให้เกิดความเสียหาย ไฟไหม้ เสียงรบกวน RF หรือไฟฟ้าช็อตได้[ 2 ]การรั่วไหลประเภทนี้สามารถวัดได้โดยการสังเกตว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหล ณ จุดใดจุดหนึ่งในวงจรไม่ตรงกับกระแสไฟฟ้าที่ไหล ณ จุดอื่น การรั่วไหลใน ระบบ แรงดัน สูง อาจเป็นอันตรายถึงชีวิตต่อมนุษย์ที่สัมผัสกับการรั่วไหล เช่น เมื่อบุคคลเผลอต่อสายไฟฟ้าแรงสูงลงดิน[ 3 ]

ระหว่างชุดประกอบอิเล็กทรอนิกส์และวงจร

การรั่วไหลอาจหมายถึงการถ่ายโอนพลังงานที่ไม่พึงประสงค์จากวงจรหนึ่งไปยังอีกวงจรหนึ่ง ตัวอย่างเช่น เส้นแรงแม่เหล็กจะไม่ถูกจำกัดอยู่ภายในแกนของหม้อแปลงไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ วงจรอื่นอาจเชื่อมต่อกับหม้อแปลงและรับพลังงานที่รั่วไหลบางส่วนที่ความถี่ของไฟฟ้าหลัก ซึ่งจะทำให้เกิดเสียงหึ่งๆ ในแอปพลิเคชันเสียง[ 4 ]

กระแสรั่วไหลยังหมายถึงกระแสที่ไหลเมื่อกระแสในอุดมคติเป็นศูนย์ เช่น กรณีที่เกิดขึ้นกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เมื่ออยู่ในโหมดสแตนด์บาย ปิดใช้งาน หรือ "โหมดพัก" ( พลังงานสแตนด์บาย ) อุปกรณ์เหล่านี้สามารถดึงกระแสได้หนึ่งหรือสองไมโครแอมแปร์ในขณะที่อยู่ในสถานะหยุดนิ่ง เมื่อเทียบกับหลายร้อยหรือหลายพันมิลลิแอมแปร์ในขณะที่ทำงานเต็มที่ กระแสรั่วไหลเหล่านี้กำลังกลายเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์พกพาเนื่องจากมีผลเสียต่อระยะเวลาการใช้งานแบตเตอรี่สำหรับผู้บริโภค[ 5 ]

เมื่อใช้ตัวกรองกระแสหลักในวงจรไฟฟ้าที่จ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ เช่น ตัวขับความถี่แปรผันหรือตัวแปลงไฟ AC/DC กระแสรั่วไหลจะไหลผ่านตัวเก็บประจุแบบ "Y" ที่เชื่อมต่อระหว่างตัวนำไฟฟ้าและตัวนำกลางกับตัวนำลงดิน กระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุเหล่านี้เกิดจากอิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุที่ความถี่ของสายไฟ[ 6 ] [ 7 ]โดยทั่วไปถือว่ากระแสรั่วไหลในปริมาณหนึ่งเป็นที่ยอมรับได้ อย่างไรก็ตาม กระแสรั่วไหลที่มากเกินไป เกิน 30 mA อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้ใช้อุปกรณ์ ในบางแอปพลิเคชัน เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่สัมผัสกับผู้ป่วย ปริมาณกระแสรั่วไหลที่ยอมรับได้อาจค่อนข้างต่ำ น้อยกว่า 10uA

ในสารกึ่งตัวนำ

ในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์การรั่วไหลเป็น ปรากฏการณ์ ควอนตัมที่ตัวนำประจุเคลื่อนที่ได้ (อิเล็กตรอนหรือโฮล ) ทะลุผ่านบริเวณฉนวน การรั่วไหลจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเมื่อความหนาของบริเวณฉนวนลดลง การรั่วไหลแบบทะลุผ่านยังสามารถเกิดขึ้นได้ที่รอยต่อของเซมิคอนดักเตอร์ระหว่าง เซมิคอนดักเตอร์ ชนิด Pและ ชนิด N ที่มีการเจือสารอย่าง หนาแน่น นอกจากการทะลุผ่านฉนวนเกตหรือรอยต่อแล้ว ตัวนำยังสามารถรั่วไหลระหว่างขั้วแหล่งกำเนิดและขั้วระบายของทรานซิสเตอร์โลหะออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์ (MOS)ซึ่งเรียกว่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าเกณฑ์แหล่งที่มาหลักของการรั่วไหลเกิดขึ้นภายในทรานซิสเตอร์แต่อิเล็กตรอนยังสามารถรั่วไหลระหว่างการเชื่อมต่อได้ การรั่วไหลจะเพิ่มการใช้พลังงาน และหากมีขนาดใหญ่มากพออาจทำให้วงจรล้มเหลวโดยสมบูรณ์

ปัจจุบัน การรั่วไหลเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่จำกัดประสิทธิภาพการทำงานของโปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ ความพยายามในการลดการรั่วไหลรวมถึงการใช้ซิลิคอนที่มีความเครียดสูงฉนวน ที่มีค่า คงที่ไดอิเล็กตริกสูงและ/หรือระดับสารเจือปนที่เข้มข้นขึ้นในสารกึ่งตัวนำ การลดการรั่วไหลเพื่อให้เป็นไปตามกฎของมัวร์นั้นไม่เพียงแต่จะต้องใช้วัสดุใหม่ๆ เท่านั้น แต่ยังต้องมีการออกแบบระบบที่เหมาะสมด้วย

ข้อบกพร่องในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์บางประเภทแสดงออกมาในรูปของการรั่วไหลที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น การวัดการรั่วไหล หรือการทดสอบ Iddq จึง เป็นวิธีที่รวดเร็วและราคาไม่แพงในการค้นหาชิปที่ชำรุด

การรั่วไหลที่เพิ่มขึ้นเป็น รูปแบบความล้มเหลวทั่วไปที่เกิดจากความเครียดเกินพิกัดที่ไม่ร้ายแรงของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ เมื่อรอยต่อหรือออกไซด์ของเกตได้รับความเสียหายถาวรที่ไม่มากพอที่จะทำให้เกิดความล้มเหลวร้ายแรงการให้ความเครียดเกินพิกัดกับออกไซด์ของเกตอาจนำไปสู่กระแสรั่วไหลที่เกิดจากความเครียดได้

ในทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์จังก์ชัน กระแสอีมิเตอร์คือผลรวมของกระแสคอลเลคเตอร์และกระแสเบส Ie = Ic + Ib กระแสคอลเลคเตอร์ประกอบด้วยสองส่วน คือ กระแสพาหะส่วนน้อยและกระแสพาหะส่วนใหญ่ กระแสส่วนน้อยเรียกว่ากระแสรั่วไหล

ในทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าแบบเฮเทอโรสตรักเจอร์ (HFETs) การรั่วไหลของเกตมักเกิดจากความหนาแน่นสูงของกับดักที่อยู่ในชั้นกั้น การรั่วไหลของเกตของ GaN HFETs พบว่ายังคงอยู่ในระดับที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับตัวอื่น ๆ เช่น GaAs [ 8 ]

โดยทั่วไปกระแสรั่วไหลจะวัดเป็นไมโครแอมแปร์ สำหรับไดโอดที่ต่อไบแอสย้อนกลับ กระแสรั่วไหลจะไวต่ออุณหภูมิ จึงจำเป็นต้องตรวจสอบกระแสรั่วไหลอย่างละเอียดสำหรับงานที่ใช้งานในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง เพื่อให้ทราบถึงคุณลักษณะของไดโอด

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Leakage_(electronics)&oldid=1318418123 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การรั่วไหล (อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์)

ในทางอิเล็กทรอนิกส์ การ รั่วไหล หมายถึงการถ่ายโอน พลังงานไฟฟ้า อย่างค่อยเป็นค่อยไป ข้ามขอบเขตที่โดยปกติถือว่าเป็น ฉนวน เช่น การคายประจุเองของ ตัวเก็บประจุ ที่มี ประจุ...

ในตัวเก็บประจุ

การสูญเสียพลังงานอย่างค่อยเป็นค่อยไปจาก ตัวเก็บประจุ ที่มีประจุ ส่วนใหญ่เกิดจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต่อกับตัวเก็บประจุ เช่น ทรานซิสเตอร์หรือไดโอด ซึ่งนำกระแสไฟฟ้าเล็กน้อยแม้ว่าจะปิดอยู่ก็ตาม...

ระหว่างชุดประกอบอิเล็กทรอนิกส์และวงจร

การรั่วไหลอาจหมายถึงการถ่ายโอนพลังงานที่ไม่พึงประสงค์จากวงจรหนึ่งไปยังอีกวงจรหนึ่ง ตัวอย่างเช่น เส้นแรงแม่เหล็กจะไม่ถูกจำกัดอยู่ภายในแกนของ หม้อแปลงไฟฟ้า อย่างสมบูรณ์ วงจรอื่นอาจเชื่อมต่อกับหม้อแปลงและรับพลังงานที่รั่วไหลบางส่วนที่ความถี่ของไฟฟ้าหลัก...

ในสารกึ่งตัวนำ

ใน อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ การรั่วไหลเป็น ปรากฏการณ์ ควอนตัม ที่ตัวนำประจุเคลื่อนที่ได้ (อิเล็กตรอนหรือ โฮล ) ทะลุ ผ่านบริเวณฉนวน การรั่วไหลจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเมื่อความหนาของบริเวณฉนวนลดลง การรั่วไหลแบบทะลุผ่านยังสามารถเกิดขึ้นได้ที่รอยต่อ ของเซมิคอนดักเตอร์...