Was ist ein umgekehrter Sättigungsstrom?
Der umgekehrte Sättigungsstrom bezieht sich im Zusammenhang mit Halbleiterbauelementen wie Dioden und Transistoren auf den kleinen Leckstrom, der fließt, wenn das Bauelement in Sperrrichtung vorgespannt ist. Dieser Strom ist hauptsächlich auf Minoritätsladungsträger (Elektronen im P-Typ-Material und Löcher im N-Typ-Material) zurückzuführen, die unter dem Einfluss der angelegten Sperrvorspannung den Verarmungsbereich durchqueren. Der Rückwärtssättigungsstrom ist im Vergleich zum Vorwärtsstrom relativ klein, liegt jedoch selbst in idealen Dioden aufgrund thermisch erzeugter Ladungsträger ungleich Null.
Der Begriff Sättigungsstrom in Sperrrichtung beschreibt den Leckstrom, der fließt, wenn ein Halbleiterbauelement, typischerweise eine Diode oder ein Transistor, unter Sperrvorspannung betrieben wird. In solchen Szenarien ist die am Gerät angelegte Spannung entgegengesetzt zu seiner normalen Betriebspolarität. Obwohl es in Sperrrichtung vorgespannt ist, kann aufgrund thermisch erzeugter Minoritätsladungsträger, die sich über den Verarmungsbereich bewegen, immer noch eine kleine Strommenge durch das Gerät fließen. Dieses Phänomen ist der Halbleiterphysik inhärent und ein grundlegendes Merkmal von Dioden und Transistoren.
Rückstrom ist ein weiter gefasster Begriff, der jeden Strom umfasst, der durch ein Gerät fließt, wenn es in Sperrrichtung vorgespannt ist. Es umfasst sowohl den umgekehrten Sättigungsstrom, bei dem es sich um einen kleinen Leckstrom handelt, als auch alle zusätzlichen Leckströme, die aufgrund von Unvollkommenheiten oder Defekten im Halbleitermaterial oder im Übergang auftreten können. Rückstrom ist in elektronischen Schaltkreisen, die für Gleichrichtungs- oder Schaltanwendungen konzipiert sind, typischerweise unerwünscht, da er zu Ineffizienzen führen und die Leistung des Schaltkreises beeinträchtigen kann.
Der Sättigungsstrom bezieht sich im Zusammenhang mit Halbleiterbauelementen auf den maximalen Strom, der durch das Bauelement fließen kann, wenn es in Vorwärtsrichtung vorgespannt und vollständig leitend ist. Bei einem Bipolartransistor (BJT) beispielsweise bezieht sich der Sättigungsstrom auf den maximalen Kollektorstrom, der fließt, wenn sich der Transistor im Sättigungsmodus befindet, in dem beide Übergänge (Basis-Emitter und Basis-Kollektor) in Durchlassrichtung vorgespannt sind. Der Sättigungsstrom ist entscheidend für die Bestimmung der Betriebsbedingungen und Leistungsmerkmale von Halbleiterbauelementen im aktiven Betriebsmodus.
Im Internationalen Einheitensystem (SI) wird der Sperrsättigungsstrom je nach Gerät und Anwendung typischerweise in Ampere (A) oder Milliampere (mA) gemessen. Im General Electric (GE)-System, das heutzutage in wissenschaftlichen Zusammenhängen im Vergleich zum SI weniger häufig verwendet wird, wäre die Stromeinheit ebenfalls Ampere (A) oder Milliampere (mA). Die Messung des umgekehrten Sättigungsstroms ist für die Charakterisierung von Halbleiterbauelementen und das Verständnis ihres Verhaltens unter verschiedenen Vorspannungsbedingungen von entscheidender Bedeutung und hat Einfluss auf das Design und die Leistung elektronischer Schaltkreise und Systeme.
