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누전

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1. 개요

누설은 전기 회로에서 의도하지 않게 전류가 새는 현상을 의미한다. 이는 반도체 소자의 터널 효과, 절연막 불량, 커패시터의 누설, 회로 간의 에너지 전달, 전원 필터의 Y 커패시터, 그리고 반도체 소자의 서브 임계 전도 등 다양한 원인에 의해 발생한다. 누설 전류는 전자 제품의 전력 소비 증가, 오작동, 발열량 증가, 소자 열화를 유발하여 집적 회로의 미세화 및 고속화에 부정적인 영향을 미친다. 따라서 반도체 기술 개발, 시스템 설계 개선 등 누설 전류를 해결하기 위한 노력이 이루어지고 있다.

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누전
개요
유형원치 않는 전류 흐름
발생 위치절연체 또는 의도하지 않은 경로
원인절연체의 불완전성
온도
습도
전압
전자 회로에서의 누설 전류
정의전자 회로에서 소자가 차단 상태일 때 이상적으로는 흐르지 않아야 할 전류
영향전력 낭비
회로 성능 저하
안전 문제
원인다이오드나 트랜지스터의 역방향 바이어스 전류
MOSFET의 서브 스레숄드 전도
캐패시터의 절연 불량
PCB 표면 오염
해결 방법고품질 소자 사용
회로 설계 개선
PCB 세척 및 코팅
전력 시스템에서의 누설 전류 (누전)
정의전력 시스템에서 의도하지 않은 경로를 통해 전류가 흐르는 현상
영향감전 사고
화재 발생
전력 손실
기기 오작동
원인전선 피복 손상
절연 불량
습기
먼지
설치 불량
해결 방법누전 차단기 설치
접지
정기적인 안전 점검
노후 전선 교체
누설 전류의 영향 요소
온도온도가 증가함에 따라 누설 전류 증가
전압전압이 증가함에 따라 누설 전류 증가
습도습도가 높아짐에 따라 절연 저항 감소, 누설 전류 증가
오염먼지, 기름 등의 오염 물질은 절연 저항 감소, 누설 전류 증가
측정 방법
측정 장비누설 전류 측정기 (Leakage Current Meter)
측정 방법측정 대상 회로 또는 기기에 누설 전류 측정기를 연결하여 측정
안전 기준
누설 전류 허용 기준전기용품안전기준 등 관련 규정에서 정한 기준을 준수
누전 (전력 시스템)
일본어 명칭漏電 (rouden)
영어 명칭electrical leakage, current leakage
정의전기 회로에서 절연 불량 등으로 인해 전기가 의도하지 않은 경로로 흐르는 현상
주요 원인전선의 피복 손상
전기 기기의 절연 파괴
습기나 물기
먼지나 오염 물질
누전 발생 시의 위험감전 사고
화재 발생
전기 기기의 손상
전력 낭비
누전 방지 대책누전 차단기 설치
접지
정기적인 안전 점검
노후 전선 교체
관련 법규
대한민국전기사업법, 전기공사업법, 전기설비기술기준

2. 누설 전류의 유형 및 원인

누설 전류는 다양한 유형과 원인으로 발생한다.


  • 커패시터 누설: 커패시터에 연결된 트랜지스터다이오드 등의 전자 장치가 꺼져 있을 때에도 소량의 전류가 흘러 커패시터가 서서히 방전된다. 또한, 유전체 재료의 불완전성으로 인해 누설 전류가 발생하여 커패시터가 방전될 수 있다.[1]

  • 회로 간 누설: 전류가 의도된 회로 밖으로 새어나가 다른 경로로 흐르는 경우이다. 이는 손상, 화재, RF 노이즈, 감전 등을 유발할 수 있다.[2] 고전압 시스템에서는 누설 지점에 사람이 접촉하면 치명적일 수 있다.[3] 또한, 전력 변압기와 같이 한 회로에서 다른 회로로 원치 않는 에너지가 전달되어 소음(Hum)을 발생시킬 수도 있다.[4]

  • 대기 전력: 전자 제품이 대기 상태, 사용 중지 또는 "절전" 모드(대기 전력)일 때 이상적인 전류는 0이지만, 실제로는 소량의 누설 전류가 흐른다. 이는 휴대용 장치의 배터리 사용 시간에 영향을 미친다.[5]

  • 전원 필터: 전기 또는 전자 장비에 전원을 공급하는 전원 회로에 전원 필터가 사용될 때, "Y" 커패시터를 통해 누설 전류가 흐른다.[6][7] 일정량의 누설 전류는 허용되지만, 30mA를 초과하면 위험할 수 있다. 의료 기기와 같이 특수한 경우 허용되는 누설 전류량은 10mA 미만으로 매우 낮다.

  • 반도체 누설: 반도체 소자에서 발생하는 누설은 양자 터널링 현상이나 절연막의 결함으로 인해 발생한다. 누설은 절연 영역의 두께가 감소함에 따라 증가하며, 전력 소비를 증가시키고 회로 고장을 유발할 수 있다. 스트레인 실리콘, 고유전율 유전체 등의 기술이 누설을 최소화하기 위해 사용된다. 바이폴라 접합 트랜지스터에서는 소수 캐리어 전류가 누설 전류에 해당하며, 이종 구조 전계 효과 트랜지스터(HFET)에서는 게이트 누설이 장벽 내 트랩에 의해 발생한다. 누설 전류는 마이크로암페어 단위로 측정되며, 역 바이어스 다이오드의 경우 온도에 민감하다.


반도체 누설의 주요 원인은 다음과 같다.

  • 터널 효과
  • 절연막 불량

2. 1. 커패시터 누설

커패시터에 충전된 에너지의 점진적인 손실은 주로 트랜지스터다이오드와 같이 커패시터에 연결된 전자 장치에 의해 발생하며, 이러한 장치는 꺼져 있을 때에도 소량의 전류를 흐르게 한다. 비록 이 오프 전류가 장치가 켜져 있을 때 흐르는 전류보다 수십 배 적지만, 이 전류는 여전히 커패시터를 서서히 방전시킨다. 커패시터 누설의 또 다른 원인은 커패시터에 사용되는 일부 유전체 재료의 원치 않는 불완전성, 즉 ''유전체 누설''이다. 이는 유전체 재료가 완벽한 전기 절연체가 아니며, 0이 아닌 전도성을 가져 ''누설 전류''가 흘러 커패시터가 서서히 방전되기 때문에 발생한다.[1]

2. 2. 회로 간 누설

커패시터에 충전된 에너지의 점진적인 손실은 주로 트랜지스터다이오드와 같이 커패시터에 연결된 전자 장치에 의해 발생하며, 이러한 장치는 꺼져 있을 때에도 소량의 전류를 흐르게 한다. 커패시터 누설의 또 다른 원인은 커패시터에 사용되는 일부 유전체 재료의 원치 않는 불완전성, 즉 ''유전체 누설''이다. 이는 유전체 재료가 완벽한 전기 절연체가 아니며, 0이 아닌 전도성을 가져 ''누설 전류''가 흘러 커패시터가 서서히 방전되기 때문에 발생한다.[1]

전류가 의도된 회로 밖으로 새어나가 다른 경로로 흐를 때에도 누설이 발생한다. 이러한 유형의 누설은 바람직하지 않은데, 대체 경로로 흐르는 전류가 손상, 화재, RF 노이즈 또는 감전을 유발할 수 있기 때문이다.[2]전압 시스템의 누설은 누설 지점에 접촉한 사람에게 치명적일 수 있는데, 예를 들어 사람이 실수로 고전압 전력선을 접지하는 경우이다.[3]

누설은 또한 하나의 회로에서 다른 회로로의 원치 않는 에너지 전달을 의미할 수 있다. 예를 들어, 자속선은 전력 변압기의 코어 내에 완전히 갇히지 않을 수 있으며, 다른 회로가 변압기에 연결되어 전력선의 주파수에서 누설된 에너지를 수신하여 오디오 애플리케이션에서 들리는 험(Hum)을 발생시킬 수 있다.[4]

2. 3. 반도체 누설

반도체 소자에서 누설 전류는 이동하는 전하 운반자(전자 또는 전자 정공)가 절연 영역을 통해 양자 터널링을 하거나, 절연막의 결함으로 인해 발생한다. 누설은 전력 소비를 증가시키고, 심하면 회로 고장을 유발할 수 있다.

누설 전류는 트랜지스터 내부 뿐만 아니라 상호 연결선 사이에서도 발생할 수 있다. 누설은 현재 컴퓨터 프로세서 성능 향상을 제한하는 주요 요인 중 하나이며, 이를 최소화하기 위해 스트레인 실리콘, 고유전율 유전체 등의 기술이 사용된다.

바이폴라 접합 트랜지스터에서 이미터 전류는 컬렉터 전류와 베이스 전류의 합으로, 컬렉터 전류에는 소수 캐리어와 다수 캐리어의 두 가지 구성 요소가 있으며, 이 중 소수 캐리어 전류를 누설 전류라고 한다. 이종 구조 전계 효과 트랜지스터(HFET)에서 게이트 누설은 일반적으로 장벽 내에 존재하는 높은 밀도의 트랩에 기인한다.

누설 전류는 일반적으로 마이크로암페어로 측정되며, 역 바이어스 다이오드의 경우 온도에 민감하다.

반도체 누설은 크게 터널 효과와 절연막 불량으로 인해 발생한다.

2. 3. 1. 터널 효과

반도체 소자에서 누설은 이동하는 전하 운반자(전자 또는 전자 정공)가 절연 영역을 통해 양자 터널링하는 양자 역학 현상이다. 누설은 절연 영역의 두께가 감소함에 따라 기하급수적으로 증가한다.[9][10]

누설 전류의 가장 큰 원인은 양자역학에서 말하는 터널 효과이다. 전기 전도체절연체는 거시적인 크기에서는 전류 흐름에 대해 뚜렷이 다른 거동을 보이지만, 원자 크기의 미시적인 크기로 보면, 원래 전류가 흐르지 않는 절연체도 양자론적 효과에 의해 전기가 다소 흐르게 된다. 이는 전기 전도성 물질 내 자유 전자의 존재 확률이 미소 범위 내에서 넓어지기 때문에, 약간이나마 주변의 절연체 내로 스며들게 됨으로써 일어난다.

이 존재 확률은 전도성 물질로부터 멀어짐에 따라 감소하므로, 어느 정도 이상의 두께가 있는 절연체라면 양자론적 효과에 의해 그 밖으로 전기가 흐르는 현상은 일어나지 않지만, 원자 수 개나 수십 개와 같은 매우 얇은 절연체라면 자유 전자의 퍼짐이 절연을 넘어, 외부의 다른 전기 전도성 물질까지 도달하여, 절연체를 거쳐 양자 간에 전류가 흐르는 경우가 있다. 이 현상이 미세한 반도체 소자 내에서 일어나면, 전자 회로 내에서 불필요한 전류의 누설로 나타난다. 전자가 새어 나갈 확률, 바꿔 말하면 누설 전류의 크기는, 전도체 간의 거리가 감소해 감에 따라, 즉 집적 회로의 미세화가 진행되고, 전도체와 전도체가 가까워짐에 따라 지수 함수적으로 증대한다.

2. 3. 2. 절연막 불량

반도체 소자에서 절연막이 불량하면, 극도로 얇아진 막의 재질 자체가 본래 갖는 저항값에 따라 누설 전류가 발생할 수 있다. 과거 기술 수준이 미성숙했던 시기에는 결정이나 절연막의 결함으로 인해 불필요한 전류가 소비되는 현상이 발생했고, 이것이 당시 주요한 누설 전류였다.[9][10]

2. 4. 반도체 소자 내 누설 전류

반도체 소자에서 누설 전류는 이동하는 전하 운반자(전자 또는 전자 정공)가 절연 영역을 통해 양자 터널링하는 양자 역학 현상이다. 누설은 절연 영역의 두께가 감소함에 따라 기하급수적으로 증가한다. 터널링 누설은 고농도로 도핑P형 반도체N형 반도체 사이의 반도체 접합에서도 발생할 수 있다.[13]

금속 산화막 반도체 (MOS) 트랜지스터의 소스 및 드레인 단자 사이에서도 누설될 수 있는데, 이를 서브 임계 전도라고 한다. 누설은 주로 트랜지스터 내부에서 발생하지만, 전자는 상호 연결선 사이에서도 누설될 수 있다. 누설은 전력 소비를 증가시키며, 충분히 크면 회로가 완전히 고장날 수도 있다.

누설은 현재 컴퓨터 프로세서 성능 향상을 제한하는 주요 요인 중 하나이다. 누설을 최소화하기 위해 스트레인 실리콘, 고유전율 유전체를 사용하거나, 반도체 내 도펀트 수준을 더 강력하게 하는 등의 노력이 이루어지고 있다. 무어의 법칙을 지속하려면 새로운 재료를 사용하고 시스템 설계를 적절하게 하는 것이 필요하다.

특정 유형의 반도체 제조 결함은 누설을 증가시킨다. 따라서 누설을 측정하는 Iddq 테스트는 결함이 있는 칩을 찾는 빠르고 저렴한 방법이다.

누설 증가는 반도체 소자의 비파괴적 과부하로 인한 일반적인 전자 제품의 고장 모드이다. 접합 또는 게이트 산화막이 파국적 고장을 일으키기에는 충분하지 않지만 영구적인 손상을 입을 때 발생한다. 게이트 산화막에 과부하를 가하면 응력 유발 누설 전류가 발생할 수 있다.

바이폴라 접합 트랜지스터에서 이미터 전류는 컬렉터 전류와 베이스 전류의 합이다. (Ie = Ic + Ib) 컬렉터 전류에는 소수 캐리어와 다수 캐리어의 두 가지 구성 요소가 있는데, 이 중 소수 캐리어 전류를 누설 전류라고 한다.

이종 구조 전계 효과 트랜지스터(HFET)에서 게이트 누설은 일반적으로 장벽 내에 존재하는 높은 밀도의 트랩에 기인한다. GaN HFET의 게이트 누설은 지금까지 GaAs와 같은 다른 반도체에 비해 더 높은 수준으로 유지되는 것으로 관찰되었다.

누설 전류는 일반적으로 마이크로암페어로 측정된다. 역 바이어스 다이오드의 경우 온도에 민감하므로, 넓은 온도 범위에서 작동하는 응용 분야에서는 다이오드 특성을 알기 위해 누설 전류를 주의 깊게 검사해야 한다.

상: 게이트 누설 전류
하: 서브 임계값 누설 전류


21세기 현재 반도체 소자 내 누설 전류는 주로 게이트 누설 전류, 서브스레숄드 누설 전류, 접합 누설 전류의 세 가지로 분류할 수 있다.

2. 4. 1. 게이트 누설 전류 (I gate)

반도체 소자 제조 공정의 미세화로 인해 게이트 절연막이 얇아지면서, 실리콘 기판에서 게이트로 전류가 흐르는 현상이 발생한다. 이를 게이트 누설 전류(I gate)라고 한다. 게이트 누설 전류는 공정 미세화에 따라 더 뚜렷해지는 경향을 보이며, 온도에는 크게 영향을 받지 않는다. 이러한 게이트 누설 전류를 억제하기 위해 게이트 절연막에 고유전율(High-k) 재료를 사용하는 방법이 활용되고 있다.[13]

2. 4. 2. 서브스레숄드 누설 전류 (I subthreshold, I off)

반도체 소자에서 소스와 드레인 단자 사이에서 발생할 수 있는 누설을 서브 임계 전도라고 하며, 주로 금속 산화막 반도체 (MOS) 트랜지스터에서 발생한다. 누설의 주요 원인은 트랜지스터 내부에서 발생하지만, 전자는 상호 연결선 사이에서도 누설될 수 있다. 누설은 전력 소비를 증가시키고, 충분히 크면 회로의 완전한 고장을 유발할 수 있다.

디지털 반도체의 소비 전력을 줄이면서 논리 회로의 트랜지스터를 고속으로 스위칭하기 위해 문턱 전압(Threshold voltage, Vth)을 낮춰 트랜지스터의 온 전류를 늘려 고속 동작을 수행하는 방법이 있다. 회로가 미세화되고 문턱 전압이 낮아지는 것은 고속 동작에 기여했지만, 1.5V에서 1.0V 이하와 같이 상당히 낮은 전압까지 문턱 전압이 낮아짐으로써 소스와 드레인 사이로 흐르는 불필요한 서브스레숄드 누설 전류(Subthreshold leakage current, I subthreshold, 오프 스테이트 누설 전류, I off)가 증가하는 폐해가 발생한다. 이는 공정 규칙의 미세화에 따라 더욱 현저해진다. 온도 변화에 대해 양의 특성을 가지며, 소비 전력의 증가에 따라 온도가 상승하면 서브스레숄드 누설 전류도 증가한다. 파워 게이팅 기술이나 여러 문턱 전압을 채택함으로써 서브스레숄드 누설 전류를 억제하는 노력이 이루어지고 있다.

2. 4. 3. 접합 누설 전류

반도체 소자에서 누설은 이동하는 전하 운반자(전자 또는 전자 정공)가 절연 영역을 통해 양자 터널링하는 양자 역학 현상이다. 누설은 절연 영역의 두께가 감소함에 따라 기하급수적으로 증가한다. 터널링 누설은 P형 반도체N형 반도체 사이의 반도체 접합에서 고농도로 도핑될 때 발생할 수 있다. 접합 누설 전류는 소스와 실리콘 기판 사이 또는 드레인과 실리콘 기판 사이에서 발생하는 누설 전류이며, 반도체 내 불순물 농도의 부적절함이나 격자 결함으로 인해 발생한다. 공정 규칙의 미세화 및 온도 의존성은 작으며, 대부분 관리가 가능하여 큰 문제는 되지 않고 있다.

3. 누설 전류의 영향 및 문제점

누설 전류는 이상적인 전류가 0일 때 흐르는 모든 전류를 의미한다. 전자 장치가 대기 상태, 사용 중지 또는 "절전" 모드(대기 전력)일 때 발생할 수 있다. 이러한 누설 전류는 휴대용 장치의 배터리 사용 시간에 부정적인 영향을 미치기 때문에 제조업체에게 중요한 요인이 된다.[5]

전기 또는 전자 장비에 전원을 공급하는 회로에 전원 필터가 사용될 때, 누설 전류는 활선과 중성선 사이에 접지된 "Y" 커패시터를 통해 흐른다.[6][7] 30mA를 초과하는 과도한 누설 전류는 사용자에게 위험을 초래할 수 있으며, 의료 기기와 같이 환자와 접촉하는 경우에는 허용되는 누설 전류량이 10mA 미만으로 매우 낮을 수 있다.

반도체 소자에서 누설은 전하 운반자가 절연 영역을 통해 양자 터널링하는 양자 역학 현상이다. 누설은 절연 영역의 두께가 감소함에 따라 기하급수적으로 증가하며, 도핑P형 반도체N형 반도체 사이의 반도체 접합에서도 발생할 수 있다. 금속 산화막 반도체 (MOS) 트랜지스터의 경우, 서브 임계 전도로 인해 소스 및 드레인 단자 사이에서도 누설이 발생할 수 있다. 누설은 전력 소비를 증가시키고, 심하면 회로 고장을 유발할 수 있다.

누설은 컴퓨터 프로세서 성능 향상을 제한하는 주요 요인 중 하나이다. 누설을 최소화하기 위해 스트레인 실리콘, 고유전율 유전체 등이 사용된다. 무어의 법칙을 지속하려면 새로운 재료와 적절한 시스템 설계가 필요하다.

특정 반도체 제조 결함은 증가된 누설로 나타나며, Iddq 테스트는 결함 칩을 찾는 빠르고 저렴한 방법이다.

전자 제품의 고장 모드 중 하나로, 반도체 소자가 과부하로 인해 영구적인 손상을 입으면 누설이 증가할 수 있다. 게이트 산화막에 과부하가 걸리면 응력 유발 누설 전류가 발생할 수 있다.

바이폴라 접합 트랜지스터에서 누설 전류는 소수 캐리어 전류이다. 이종 구조 전계 효과 트랜지스터(HFET)에서 게이트 누설은 장벽 내 트랩에 기인하며, GaN HFET는 GaAs보다 게이트 누설이 높은 경향이 있다.

누설 전류는 보통 마이크로암페어로 측정되며, 역 바이어스 다이오드의 경우 온도에 민감하다.

초미세화가 진행되면서 2005년경부터 디지털 반도체 공정 규칙이 100 nm 이하가 되자, 반도체 회로 소비 전력의 절반 이상이 누설 전류로 소비되었다.[11][12] 이는 오작동, 소비 전력 및 발열량 증가, 소자 열화 등을 일으켜 집적 회로 미세화의 걸림돌이 된다. 따라서 최근 반도체 저전력 기술에서는 누설 전류 대책이 가장 중요하다.

4. 누설 전류 해결 방안

바이폴라 접합 트랜지스터에서 이미터 전류는 컬렉터 전류와 베이스 전류의 합(Ie = Ic + Ib)으로 구성된다. 컬렉터 전류는 소수 캐리어와 다수 캐리어로 구성되는데, 이 중 소수 캐리어 전류가 누설 전류에 해당한다.

이종 구조 전계 효과 트랜지스터(HFET)에서 게이트 누설은 주로 장벽 내 높은 밀도의 트랩에 의해 발생한다. GaN HFET의 게이트 누설은 GaAs 등 다른 반도체보다 높은 수준으로 관찰된다.

누설 전류는 보통 마이크로암페어 단위로 측정된다. 역 바이어스 다이오드는 온도에 민감하므로, 넓은 온도 범위에서 작동하는 경우 누설 전류를 주의 깊게 검사해야 한다.

4. 1. 반도체 기술 개발

반도체 소자에서 누설은 이동하는 전하 운반자(전자 또는 전자 정공)가 절연 영역을 통해 양자 터널링하는 양자 역학 현상이다. 누설은 절연 영역의 두께가 감소함에 따라 기하급수적으로 증가한다. 터널링 누설은 고농도로 도핑P형 반도체N형 반도체 사이의 반도체 접합에서도 발생할 수 있다. 게이트 산화막 또는 접합을 통한 터널링 외에도, 캐리어는 금속 산화막 반도체 (MOS) 트랜지스터의 소스 및 드레인 단자 사이에서도 누설될 수 있는데, 이를 서브 임계 전도라고 한다. 누설의 주요 원인은 트랜지스터 내부에서 발생하지만, 전자는 상호 연결선 사이에서도 누설될 수 있다. 누설은 전력 소비를 증가시키며, 충분히 크면 회로가 완전히 고장날 수도 있다.

누설은 현재 컴퓨터 프로세서 성능 향상을 제한하는 주요 요인 중 하나이다. 누설을 최소화하기 위한 노력에는 스트레인 실리콘, 고유전율 유전체, 반도체 내 더 강력한 도펀트 수준의 사용이 포함된다. 무어의 법칙을 지속하기 위한 누설 감소에는 새로운 재료 솔루션뿐만 아니라 적절한 시스템 설계도 필요하다.

특정 유형의 반도체 제조 결함은 증가된 누설로 나타난다. 따라서 누설 측정, 즉 Iddq 테스트는 결함이 있는 칩을 찾는 빠르고 저렴한 방법이다.

증가된 누설은 반도체 소자의 비파괴적 과부하로 인한 일반적인 전자 제품의 고장 모드이며, 접합 또는 게이트 산화막이 파국적 고장을 일으키기에 충분하지 않은 영구적 손상을 입을 때 발생한다. 게이트 산화막에 과부하를 가하면 응력 유발 누설 전류가 발생할 수 있다.

초미세화가 진행되면서 2005년경부터 수년간 고속 연산이 요구되는 용도의 디지털 반도체용 공정 규칙이 100 nm 이하가 되자, 반도체 회로에서 소비되는 전력의 절반 이상이 누설 전류로 소비되게 되었다.[11][12]。이는 오작동이나 소비 전력 및 발열량 증가, 발열에 따른 소자 열화 등을 일으켜 집적 회로의 미세화·고속화 프로세스의 진척을 방해하는 장애가 된다. 따라서, 최근 공정 기술에서의 반도체 저전력 기술에서는 누설 전류 대책이 가장 큰 초점이 되고 있다.

4. 2. 시스템 설계 개선

반도체 소자에서 누설 전류는 주로 절연 영역을 통과하는 전하 운반자(전자 또는 전자 정공)의 양자 터널링 현상 때문에 발생한다. 절연 영역이 얇아질수록 누설은 기하급수적으로 증가한다. 고농도로 도핑P형 반도체N형 반도체 사이의 반도체 접합에서도 터널링 누설이 발생할 수 있다. 금속 산화막 반도체 (MOS) 트랜지스터에서는 게이트 산화막이나 접합뿐만 아니라 소스와 드레인 단자 사이에서도 누설이 발생할 수 있는데, 이를 서브 임계 전도라고 한다. 누설은 전력 소비를 증가시키고, 심하면 회로 고장을 유발할 수 있다.

누설은 컴퓨터 프로세서 성능 향상을 제한하는 주요 요인 중 하나이다. 누설을 줄이기 위해 스트레인 실리콘, 고유전율 유전체, 반도체 내 더 강력한 도펀트 수준의 사용 등 다양한 노력이 이루어지고 있다. 무어의 법칙을 지속하려면 새로운 재료뿐만 아니라 적절한 시스템 설계도 필요하다.

반도체 제조 결함은 누설 증가로 나타날 수 있다. 따라서 Iddq 테스트는 결함 칩을 찾는 빠르고 저렴한 방법이다. 반도체 소자의 비파괴적 과부하는 누설 증가를 유발할 수 있으며, 이는 접합 또는 게이트 산화막이 영구적 손상을 입었을 때 발생한다. 게이트 산화막에 과부하를 가하면 응력 유발 누설 전류가 발생할 수 있다.

초미세화가 진행되면서 2005년경부터 수년간 고속 연산이 요구되는 디지털 반도체 공정 규칙이 100 nm 이하가 되자, 반도체 회로에서 소비되는 전력의 절반 이상이 누설 전류로 소비되게 되었다.[11][12] 이는 오작동, 소비 전력 및 발열량 증가, 발열에 따른 소자 열화 등을 일으켜 집적 회로의 미세화 및 고속화 진행을 방해하는 요인이 된다. 따라서 최근 공정 기술에서 반도체 저전력 기술은 누설 전류 대책에 가장 큰 초점을 맞추고 있다.

참조

[1] 웹사이트 Associated Research Tech Info http://www.asresearc[...] 2006-10-16
[2] 웹사이트 Issues with Leakage http://www.marcspage[...]
[3] 웹사이트 Glossary from System Connection http://www.systemcon[...] 2009-09-09
[4] 웹사이트 Glossary from Electric Fence http://www.electricf[...] 2011-10-08
[5] 문서 Keysight Technologies Application Note: Increase DC-input Battery Adapter Test Throughput By Several-fold http://literature.cd[...]
[6] 문서 Schaffner - Leakage currents in power line filters https://www.emcfastp[...]
[7] 웹사이트 Leakage Current Measuring Circuits https://incompliance[...]
[8] 학술지 Reverse Gate-Current of AlGaN/GaN HFETs: Evidence of Leakage at Mesa Sidewalls https://ieeexplore.i[...] 2016-04
[9] 문서
[10] 서적 岐路に立つ半導体産業 日刊工業新聞社 2009-10-15
[11] 문서
[12] 서적 システムLSI設計入門 コロナ社 2003-03-20
[13] 문서



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