Vuoto (elektroniikka) - Leakage (electronics)
In elektroniikka , vuoto on vähitellen siirtyä sähköenergian reunan yli normaalisti pitää eristävä, kuten spontaani päästö ladattu kondensaattori , magneettinen kytkentä muuntajan muiden komponenttien kanssa, tai virtauksen virran poikki transistori "off" tila tai käänteispolarisoitu diodi .
Kondensaattoreissa
Latautuneen kondensaattorin asteittainen energian menetys johtuu pääasiassa kondensaattoreihin kiinnitetyistä elektronisista laitteista, kuten transistoreista tai diodeista, jotka johtavat pienen määrän virtaa silloinkin, kun ne on kytketty pois päältä. Vaikka tämä sammutusvirta on suuruusluokkaa pienempi kuin laitteen läpi kulkeva virta, kun se on päällä, virta purkaa silti hitaasti kondensaattoria. Toinen kondensaattorivuodon aiheuttaja johtuu joidenkin kondensaattoreissa käytettyjen dielektristen materiaalien ei-toivotusta epätäydellisyydestä, joka tunnetaan myös nimellä dielektrinen vuoto . Se on seurausta dielektrisen materiaalin ei ole täydellinen eriste ja joilla on joitakin ei-nolla johtavuus, joka mahdollistaa vuoto virran virrata hitaasti kondensaattori puretaan.
Toinen vuototyyppi tapahtuu, kun virta vuotaa suunnitellusta piiristä sen sijaan, että se virtaa jonkin vaihtoehtoisen reitin läpi. Tällainen vuoto ei ole toivottavaa, koska vaihtoehtoisen polun läpi kulkeva virta voi aiheuttaa vahinkoja, tulipaloja, radiotaajuista kohinaa tai sähköiskun. Tämäntyyppinen vuoto voidaan mitata tarkkailemalla, että virran virtaus piirin jossain vaiheessa ei vastaa virtausta toisessa. Vuoto suurjännitejärjestelmässä voi olla kohtalokasta vuodon kanssa kosketuksessa olevalle ihmiselle, kuten silloin, kun henkilö vahingossa maadoittaa suurjänniteverkon.
Elektronisten kokoonpanojen ja piirien välillä
Vuoto voi tarkoittaa myös ei-toivottua energiansiirtoa piiristä toiseen. Esimerkiksi vuon magneettilinjat eivät rajoitu kokonaan tehomuuntajan ytimeen ; toinen piiri voi kytkeytyä muuntajaan ja vastaanottaa vuotanutta energiaa sähköverkon taajuudella, mikä aiheuttaa äänimerkin äänisovelluksessa.
Vuotovirta on myös mikä tahansa virta, joka virtaa, kun ihanteellinen virta on nolla. Näin on elektronisissa kokoonpanoissa, kun ne ovat valmiustilassa, poissa käytöstä tai "lepotilassa" ( valmiustilassa ). Nämä laitteet voivat piirtää yhden tai kaksi mikroampeeria ollessaan lepotilassa verrattuna satoihin tai tuhansiin milliampeereihin, kun ne ovat täysin toiminnassa. Näistä vuotovirroista on tulossa merkittävä tekijä kannettavien laitteiden valmistajille, koska niillä ei ole toivottua vaikutusta akun käyttöaikaan kuluttajalle.
Kun sähkö- tai elektroniikkayksikköä syöttävissä virtapiireissä käytetään verkkosuodattimia, esim. Taajuusmuuttaja taajuusmuuttaja tai vaihtovirta-muunnin, vuotovirrat virtaavat "Y" -kondensaattoreiden läpi, jotka on kytketty jännitteisten ja nollajohtimien väliin maadoitusjohdin. Näiden kondensaattoreiden läpi virtaava virta johtuu kondensaattoreiden impedanssista voimajohdon taajuuksilla. Joitakin vuotovirtoja pidetään yleensä hyväksyttävinä, mutta liian suuri vuotovirta, yli 30 mA, voi aiheuttaa vaaran laitteen käyttäjille. Joissakin sovelluksissa, esimerkiksi lääketieteellisissä laitteissa, joissa on potilaan yhteys, vuotovirran hyväksyttävä määrä voi olla melko pieni, alle 10 mA.
Puolijohteissa
In puolijohdekomponenttien , vuoto on kvantti ilmiö, jossa mobiili varauksenkuljettajien (elektronit tai reiät ) tunnelin kautta eristävä alue. Vuoto kasvaa eksponentiaalisesti, kun eristävän alueen paksuus pienenee. Tunnelointi vuoto voi myös esiintyä koko puolijohde liitosten välillä voimakkaasti seostettu P-tyypin ja N-tyypin puolijohteita . Lukuun ottamatta tunnelointia porttieristimen tai risteysten kautta, kantajat voivat myös vuotaa metallioksidipuolijohde (MOS) -transistorin lähde- ja tyhjennysliittimien väliin . Tätä kutsutaan alikynnyksen johtumiseksi . Ensisijainen vuotolähde tapahtuu transistorien sisällä , mutta elektronit voivat vuotaa myös yhteenliitäntöjen välillä. Vuoto lisää virrankulutusta ja jos se on riittävän suuri, voi aiheuttaa piirin täydellisen vian.
Vuoto on tällä hetkellä yksi tärkeimmistä tekijöistä, jotka rajoittavat tietokoneen prosessorien suorituskykyä. Ponnistelut vuotojen minimoimiseksi sisältävät kireän piin , korkean κ-dielektristen komponenttien ja / tai vahvempien lisäaineiden käytön puolijohteessa. Vuodon vähentäminen Mooren lain jatkamiseksi ei vaadi vain uusia materiaaliratkaisuja, vaan myös järjestelmän asianmukaista suunnittelua.
Tietyntyyppiset puolijohteiden valmistusvirheet ovat lisääntyneitä vuotoja. Siten vuotojen mittaaminen tai Iddq-testaus on nopea, edullinen menetelmä viallisten sirujen löytämiseksi.
Lisääntynyt vuoto on yleinen vikatila, joka johtuu puolijohdelaitteen ei-katastrofaalisesta ylikuormituksesta, kun risteys tai porttioksidi kärsivät pysyviä vaurioita, jotka eivät riitä aiheuttamaan katastrofaalista vikaa . Porttioksidin ylikuormitus voi johtaa jännityksen aiheuttamaan vuotovirtaan .
In bipolaarisia , emitterivirta on summa kollektorin ja kannan virtaukset. I e = I c + I b . Keräinvirralla on kaksi komponenttia: vähemmistö- ja enemmistön kantajat. Vähemmistövirtaa kutsutaan vuotovirraksi.
Hetrostrukturoiduissa kenttävaikutteisissa transistoreissa (HFET) portin vuoto johtuu yleensä esteessä sijaitsevien suurten ansojen tiheydestä. GaN HFET -laitteiden porttivuodon on toistaiseksi havaittu pysyvän korkeammalla tasolla verrattuna muihin vastaaviin, kuten GaAs.
Vuotovirta mitataan yleensä mikroampeereissa. Käänteisesti esijännitetylle diodille se on lämpötilaherkkä. Vuotovirta on tutkittava huolellisesti sovellusten suhteen, jotka toimivat laajalla lämpötila-alueella diodin ominaisuuksien tuntemiseksi.