Prądy elektronowe w cienkich warstwach SiO2 obserwuje się najczęściej w przypadku dużych natężeń pola elektrycznego. Minimalizacja tych prądów jest szczególnie ważna wtedy, gdy chodzi o uzyskanie dużej wytrzymałości dielektrycznej warstw . W warstwach SiO2 decydujące znaczenie mają w tym przypadku prądy wynikające ze zjawiska tunelowania elektronów, przy czym w zależności od grubości warstwy mogą tu wystąpić dwa rodzaje tego zjawiska: ? tunelowanie elektronów na wskroś warstwy SiO2, gdy ma ona grubość kilku nm lub mniej, ? tunelowanie Fowlera-Nordheima, gdy warstwa ta jest grubsza . Warstwy termicznego SiO2 stosowane w praktyce charakteryzują się najczęściej wartościami rezystywności 1014 L2 ? m w temperaturze pokojowej. Przewodność elektryczna warstw Si3N4 ma nieco inny charakter. Ze względu na bardzo małą ruchliwość jonów w tych warstwach, decydujące znaczenie mają tutaj prądy elektronowe. Przy dużych natężeniach pola elektrycznego, rodzaj dominującego mechanizmu przewodnictwa zależy od temperatury . I tak dla temperatur poniżej ? 80°C dominuje prąd tunelowy, podczas gdy dla temperatur wyższych niż 60°C przeważa prąd wynikający ze zjawiska Frankela-Poolea. Dla temperatur pośrednich istotne znaczenie może także mieć prąd wynikający ze zjawiska przewodnictwa przeskokowego .
Przeczytaj także: Wytrzymałość dielektryczna
Wytrzymałość dielektryczna rozumiana jest tu jako natężenie pola elektrycznego Ep, którego przekroczenie powoduje utratę izolujących właściwości warstw dielektrycznych, wywołaną zjawiskiem przebicia elektrycznego. Wartość Ep jest istotnym parametrem warstw dielektrycznych stosowanych w przyrządach półprzewodnikowych, ponieważ w czasie pracy przyrządu w warstwach tych występują często pola elektryczne o dużym natężeniu, osiągające np. pod bramką tranzystora MIS wartości kilkuset MV/m. Wytrzymałość dielektryczna danej warstwy dielektrycznej zależy przede wszystkim od materiału i struktury warstwy oraz od rodzaju i koncentracji obecnych w niej domieszek i defektów. W przypadku warstw termicznego SiO2 badania eksperymentalne wykazały, że można wyróżnić trzy zakresy zjawiska przebicia . W zakresie natężeń pola mniejszych niż 100 MV/m obserwuje się niekiedy przebicia warstwy w miejscach, w których występują takie defekty, jak pory i kanaliki . W zakresie natężeń pola 100 … 450 MV/m mogą występować: przebicia warstwy związane z obecnością obszarów krystalicznych w amorficznej strukturze SiO2 . zakresie natężeń pola większych od 550 MV/m występują przebicia charakterystyczne dla amorficznej i pozbawionej zauważalnych defektów i wtrąceń struktury SiO2. Tego typu przebicia nazywane będą dalej przebiciami właściwymi.
