Dans une diode, le courant de saturation, souvent appelé ISI_SIS, est le petit courant inverse qui traverse la diode lorsqu’elle est polarisée en inverse. Ce courant est dû à la génération thermique de paires électron-trou au sein du matériau semi-conducteur. Lorsque la diode est polarisée en inverse, les porteurs majoritaires sont balayés hors de la région d’appauvrissement, laissant derrière eux un petit courant de fuite composé de porteurs minoritaires. Ce courant de fuite, de très faible amplitude, constitue le courant de saturation.
Le courant de saturation existe en raison des propriétés intrinsèques du matériau semi-conducteur utilisé pour fabriquer la diode. Même lorsque la diode est polarisée en inverse, l’énergie thermique amène certains électrons et trous à se libérer de leurs atomes et à devenir des porteurs minoritaires. Ces porteurs peuvent traverser la jonction, ce qui entraîne un faible courant constant. Ce courant ne dépend pas de la tension de polarisation inverse mais plutôt de la température et des propriétés matérielles de la diode.
Pour connaître le courant de saturation d’une diode, on peut se référer à la fiche technique de la diode, qui répertorie généralement la valeur ISI_SIS. Alternativement, le courant de saturation peut être déterminé expérimentalement en mesurant le courant inverse à une tension inverse connue, bien inférieure à la tension de claquage, et en extrapolant à la condition dans laquelle la tension tend vers zéro. Ce processus consiste à adapter les caractéristiques courant-tension de la diode à l’équation de la diode de Shockley et à extraire le paramètre de courant de saturation.
Le courant de saturation d’une diode à température ambiante varie en fonction du type de diode et des propriétés de son matériau. Pour les diodes au silicium, le courant de saturation est généralement compris entre les nanoampères (nA) et les picoampères (pA). Par exemple, une diode au silicium typique peut avoir un courant de saturation de l’ordre de 10 nA à température ambiante. Cette valeur peut être considérablement différente pour les diodes fabriquées à partir d’autres matériaux, tels que le germanium ou l’arséniure de gallium, qui ont des concentrations intrinsèques de porteurs et des propriétés thermiques différentes.
Le point de saturation du courant dans une diode fait référence à la condition dans laquelle le courant de la diode cesse d’augmenter linéairement avec la tension appliquée dans la région de polarisation directe et commence à augmenter de façon exponentielle. Ce point est généralement caractérisé par le début d’une conduction directe significative, où la tension de la diode est suffisante pour surmonter la barrière de potentiel intégrée de la jonction p-n. Concrètement, cela se produit lorsque la tension directe atteint environ 0,7 V pour les diodes au silicium et environ 0,3 V pour les diodes au germanium. Au-delà de ce point, le courant augmente rapidement avec une légère augmentation de la tension, conduisant à la courbe exponentielle IV caractéristique de la diode.