Перейти к содержанию

Ток утечки

Ток утечки — ток, который течёт через закрытый полупроводниковый прибор, конденсатор или изоляцию там, где в идеале тока быть не должно. Обычно он мал, но в батарейных устройствах и высокоомных измерительных цепях может стать главным источником ошибки или потребления.

Обновлено Редакция GAW

Ток утечки (leakage current) — нежелательный ток через прибор или изоляцию в состоянии, когда тока в идеале нет: обратный ток закрытого диода, ток через закрытый транзистор, утечка через диэлектрик конденсатора или поверхность платы, ток входа микросхемы. Утечка сильно растёт с температурой и напряжением, поэтому в даташитах её указывают при определённых условиях, часто и при повышенной температуре.

Примеры из даташитов

ПриборТок утечкиУсловияДокумент
TVS-диод SMBJ5.0Aдо 800 мкАпри 5 ВVishay 88392
TVS-диод SMBJ12Aдо 5 мкАпри 12 ВVishay 88392
Диод Шотткидо нескольких мАпри 75 °C и вышеVishay 88840
Вход STM32F103±1 мкАобычный выводST DS5319, табл. 36

У низковольтных TVS-диодов утечка заметна: SMBJ5.0A на батарейной линии 5 В может брать до 800 мкА — больше, чем потребляет спящий микроконтроллер. У диодов Шоттки утечка — обратная сторона низкого прямого напряжения; подробнее — в статье «Диоды».

Где это важно

  • Батарейные устройства. Утечки складываются с током покоя стабилизатора и потреблением спящего микроконтроллера и определяют, сколько проживёт батарея.
  • Высокоомные цепи. Ток утечки входа создаёт падение напряжения на сопротивлении источника: ±1 мкА на 100 кОм — это ошибка до 0,1 В. Пороги, утечки и подтяжки выводов STM32 разобраны в статье о GPIO STM32.
  • Нагрев. Утечка растёт с температурой, а у мощных диодов Шоттки сама нагревает кристалл — при плохом охлаждении это может привести к тепловому разгону.

Частые вопросы

Почему у диодов Шоттки большая утечка?

Это плата за низкое прямое напряжение и быстрое переключение. По данным Vishay обратный ток диода Шоттки при 75 °C и выше достигает нескольких миллиампер в зависимости от размера кристалла. Утечка быстро растёт с температурой, и при перегреве низкобарьерного диода возможен тепловой разгон: утечка греет кристалл, а нагрев увеличивает утечку.

Ток утечки и ток покоя — одно и то же?

Нет. Ток покоя — рабочий ток самой микросхемы, например опорного источника и усилителя ошибки стабилизатора. Утечка — паразитный ток закрытых переходов, изоляции, конденсаторов. Но для батареи они равнозначны: оба расходуют заряд постоянно, даже когда устройство ничего не делает.

Когда утечка входа микроконтроллера важна?

В высокоомных цепях. Ток утечки входа STM32F103 — до ±1 мкА: на делителе с выходным сопротивлением 100 кОм он создаёт ошибку до 0,1 В, а на резисторе 1 МОм — до 1 В. Поэтому для измерения через высокоомные делители и датчики ставят буфер на ОУ с малым входным током.

Источники

  1. Vishay. Design Guidelines for Schottky Rectifiers, Application Note (doc. 88840, 2015) — обратный ток диода Шоттки при 75 °C и выше — до нескольких миллиампер; зависимость от высоты барьера; тепловой разгон
  2. Vishay. SMBJ5.0A thru SMBJ188A: Surface-Mount TRANSZORB Transient Voltage Suppressors (doc. 88392, 2024) — утечка при рабочем напряжении: SMBJ5.0A — 800 мкА, SMBJ12A — 5 мкА, SMBJ15A — 1 мкА
  3. STMicroelectronics. STM32F103x8, STM32F103xB datasheet (DS5319) — табл. 36: ток утечки входа ±1 мкА, у выводов FT при 5 В — 3 мкА

Нашли ошибку?