Was ist der Grund für den umgekehrten Sättigungsstrom?

Ein umgekehrter Sättigungsstrom in Halbleiterbauelementen, einschließlich Dioden, entsteht aufgrund des Vorhandenseins von Minoritätsladungsträgern im Halbleitermaterial. Wenn beispielsweise eine Diode in Durchlassrichtung vorgespannt ist (positive Spannung an der Anode im Vergleich zur Kathode), fließen Majoritätsträger (Elektronen beim N-Typ und Löcher beim P-Typ) über den Übergang, was zu Strom führt fließen. Wenn die Diode jedoch in Sperrrichtung vorgespannt ist (negative Spannung an der Anode im Vergleich zur Kathode), tragen nur Minoritätsträger (Löcher beim N-Typ und Elektronen beim P-Typ) zum Strom bei. Der Sperrsättigungsstrom ist der kleine Strom, der aufgrund dieser Minoritätsladungsträger fließt, die den Übergang unter Sperrvorspannungsbedingungen kreuzen.

Ein Rückstrom in Halbleiterbauelementen wie Dioden entsteht, wenn das Bauelement in Sperrrichtung betrieben wird. Im Normalbetrieb (Vorwärtsspannung) ermöglicht eine Diode einen problemlosen Stromfluss von der Anode zur Kathode. Wenn eine Diode jedoch in Sperrrichtung vorgespannt ist, was bedeutet, dass die Spannung an ihr in die entgegengesetzte Richtung zu ihrem typischen Betrieb verläuft, kann immer noch eine kleine Strommenge fließen. Dieser Rückstrom ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass sich die Minoritätsträger im Halbleitermaterial über den Verarmungsbereich des Diodenübergangs bewegen.

Der umgekehrte Sättigungsstrom ist hauptsächlich auf die intrinsischen Eigenschaften von Halbleitern zurückzuführen. Auch wenn keine externe Spannung anliegt, gibt es aufgrund thermischer Erzeugung und Diffusionsprozesse innerhalb des Halbleitermaterials einen geringen Fluss von Minoritätsladungsträgern (Elektronen beim P-Typ und Löcher beim N-Typ) über den Übergang. Dieser Eigenstrom wird als Sperrsättigungsstrom bezeichnet, da er ab einem bestimmten Wert in die Sättigung geht und bei weiterer Sperrvorspannung nicht wesentlich ansteigt.

Der umgekehrte Sättigungsstrom wird manchmal als „Leckstrom“ bezeichnet. Dieser Begriff spiegelt seine Natur als kleinen Strom wider, der durch den Diodenübergang fließt, wenn dieser in Sperrrichtung vorgespannt ist. Obwohl die Diode in Sperrrichtung vorgespannt ist und theoretisch den Stromfluss blockiert, stellt der Sperrsättigungsstrom den minimalen Strom dar, der aufgrund der Bewegung der Minoritätsträger noch durch die Diode fließen kann.

Rückstrom in Halbleiterbauelementen wie Dioden wird hauptsächlich durch die Bewegung von Minoritätsladungsträgern (Löcher beim N-Typ und Elektronen beim P-Typ) über den Verarmungsbereich erzeugt, wenn das Bauelement in Sperrrichtung vorgespannt ist. Diese Bewegung erfolgt aufgrund thermischer Energie, die Ladungsträger über den Übergang anregt, obwohl keine externe Antriebsspannung in Vorwärtsrichtung vorhanden ist. Der Rückstrom ist im Vergleich zum Vorwärtsstrom typischerweise sehr gering, ist aber aufgrund der intrinsischen Eigenschaften von Halbleitern und der Diffusionsprozesse in ihnen dennoch vorhanden.