In un diodo, la corrente di saturazione, spesso indicata come ISI_SIS, è la piccola corrente inversa che scorre attraverso il diodo quando è polarizzato inversamente. Questa corrente è dovuta alla generazione termica di coppie elettrone-lacuna all’interno del materiale semiconduttore. Quando il diodo è polarizzato inversamente, i portatori maggioritari vengono spazzati fuori dalla regione di svuotamento, lasciando dietro di sé una piccola corrente di dispersione composta da portatori minoritari. Questa corrente di dispersione, di entità molto ridotta, è ciò che costituisce la corrente di saturazione.
La corrente di saturazione esiste a causa delle proprietà intrinseche del materiale semiconduttore utilizzato per fabbricare il diodo. Anche quando il diodo è polarizzato inversamente, l’energia termica fa sì che alcuni elettroni e lacune si liberino dai loro atomi e diventino portatori minoritari. Questi portatori possono attraversare la giunzione, producendo una corrente piccola e costante. Questa corrente non dipende dalla tensione di polarizzazione inversa ma piuttosto dalla temperatura e dalle proprietà del materiale del diodo.
Per trovare la corrente di saturazione di un diodo, è possibile fare riferimento alla scheda tecnica del diodo, che in genere elenca il valore ISI_SIS. In alternativa, la corrente di saturazione può essere determinata sperimentalmente misurando la corrente inversa ad una tensione inversa nota, ben al di sotto della tensione di rottura, ed estrapolando alla condizione in cui la tensione tende a zero. Questo processo prevede l’adattamento delle caratteristiche corrente-tensione del diodo all’equazione del diodo Shockley e l’estrazione del parametro della corrente di saturazione.
La corrente di saturazione di un diodo a temperatura ambiente varia a seconda del tipo di diodo e delle proprietà del materiale. Per i diodi al silicio, la corrente di saturazione è generalmente compresa tra nanoampere (nA) e picoampere (pA). Ad esempio, un tipico diodo al silicio potrebbe avere una corrente di saturazione dell’ordine di 10 nA a temperatura ambiente. Questo valore può essere significativamente diverso per diodi realizzati con altri materiali, come germanio o arseniuro di gallio, che hanno concentrazioni di portatori intrinseci e proprietà termiche diverse.
Il punto di saturazione della corrente in un diodo si riferisce alla condizione in cui la corrente del diodo smette di aumentare in modo lineare con la tensione applicata nella regione di polarizzazione diretta e inizia ad aumentare in modo esponenziale. Questo punto è tipicamente caratterizzato dall’inizio di una significativa conduzione diretta, dove la tensione del diodo è sufficiente a superare la barriera di potenziale incorporata della giunzione p-n. In termini pratici ciò si verifica quando la tensione diretta raggiunge circa 0,7 V per i diodi al silicio e circa 0,3 V per i diodi al germanio. Oltre questo punto la corrente aumenta rapidamente con un piccolo aumento della tensione, portando alla caratteristica curva esponenziale I-V del diodo.