Нежелательное протекание электрического тока через изолирующий слой или устройство.Ток утечки — это нежелательное протекание электрического тока через изолирующий слой или устройство, которое в идеале должно полностью блокировать ток. Он возникает, когда изоляция несовершенна, что позволяет небольшому количеству заряда проходить через неё, часто из-за дефектов, свойств материала или факторов окружающей среды, таких как влажность. В электронике ток утечки является критическим параметром для транзисторов, конденсаторов и других компонентов, поскольку он может приводить к потерям мощности, ухудшению сигнала и снижению времени работы батареи в портативных устройствах.
Концепция тока утечки известна с ранних дней электротехники, но она стала серьёзной проблемой в конце XX века, когда транзисторы уменьшились до нанометровых масштабов, что сделало квантовое туннелирование значимым фактором.
Ток утечки возникает из-за нескольких механизмов, включая квантовое туннелирование через тонкие изолирующие слои, термическое возбуждение носителей заряда через энергетические барьеры и проводимость по поверхностным загрязнениям или влаге. В полупроводниковых приборах, например, подзатворный оксид в транзисторе может пропускать ток утечки, когда он чрезвычайно тонкий, так как электроны туннелируют через него. Величина тока утечки зависит от материала, приложенного напряжения и температуры, и её часто минимизируют, используя высококачественные изоляторы и тщательное проектирование.
Ток утечки является ключевым фактором при проектировании маломощной электроники, такой как смартфоны и устройства Интернета вещей, а также в высоковольтных изоляционных системах для передачи электроэнергии.
В современных микропроцессорах ток утечки может составлять до 50% общего энергопотребления, даже когда чип простаивает, поэтому инженеры прилагают большие усилия для разработки изоляционных материалов с высоким значением диэлектрической проницаемости («high-k»), чтобы снизить его.
