Jaki jest powód odwróconego prądu nasycenia?

Odwrotny prąd nasycenia w urządzeniach półprzewodnikowych, w tym diodach, powstaje na skutek obecności nośników mniejszościowych w materiale półprzewodnikowym. Na przykład w diodzie, gdy jest ona spolaryzowana w kierunku przewodzenia (napięcie dodatnie przyłożone do anody względem katody), nośniki większościowe (elektrony typu N i dziury typu P) przepływają przez złącze, powodując przepływ prądu przepływ. Jednakże, gdy dioda jest spolaryzowana zaporowo (napięcie ujemne przyłożone do anody względem katody), tylko nośniki mniejszościowe (dziury w typie N i elektrony w typie P) mają udział w prądzie. Odwrotny prąd nasycenia to mały prąd, który przepływa w wyniku przechodzenia przez złącze przez te nośniki mniejszościowe w warunkach polaryzacji zaporowej.

Prąd wsteczny w urządzeniach półprzewodnikowych, takich jak diody, występuje, gdy urządzenie pracuje z polaryzacją zaporową. Podczas normalnej pracy (przesunięcie w kierunku przewodzenia) dioda umożliwia łatwy przepływ prądu z anody do katody. Jednakże, gdy dioda jest spolaryzowana odwrotnie, co oznacza, że ​​napięcie na niej jest skierowane w kierunku przeciwnym do jej typowego działania, niewielka ilość prądu może nadal płynąć. Ten prąd wsteczny wynika głównie z obecności nośników mniejszościowych w materiale półprzewodnikowym przemieszczających się w obszarze zubożenia złącza diodowego.

Odwrotny prąd nasycenia istnieje przede wszystkim ze względu na wewnętrzne właściwości półprzewodników. Nawet przy braku napięcia zewnętrznego występuje niewielki przepływ nośników mniejszościowych (elektronów typu P i dziur typu N) przez złącze ze względu na procesy wytwarzania ciepła i dyfuzji w materiale półprzewodnikowym. Ten wewnętrzny prąd jest znany jako odwrotny prąd nasycenia, ponieważ nasyca się na pewnym poziomie i nie wzrasta znacząco wraz z dalszym napięciem polaryzacji zaporowej.

Odwrotny prąd nasycenia jest czasami nazywany „prądem upływowym”. Termin ten odzwierciedla jego naturę jako małego prądu, który wycieka przez złącze diody, gdy jest ono spolaryzowane zaporowo. Pomimo tego, że dioda jest spolaryzowana zaporowo i teoretycznie blokuje przepływ prądu, prąd nasycenia wstecznego reprezentuje minimalny prąd, który może nadal przepływać przez diodę z powodu ruchu nośnika mniejszościowego.

Prąd wsteczny w urządzeniach półprzewodnikowych, takich jak diody, jest wytwarzany głównie w wyniku ruchu nośników mniejszościowych (dziur w typie N i elektronów w typie P) w obszarze zubożenia, gdy urządzenie jest spolaryzowane zaporowo. Ruch ten zachodzi pod wpływem energii cieplnej, która wzbudza nośniki na złączu pomimo braku zewnętrznego napięcia sterującego w kierunku do przodu. Prąd wsteczny jest zazwyczaj bardzo mały w porównaniu z prądem przewodzenia, niemniej jednak występuje ze względu na wewnętrzne właściwości półprzewodników i procesy dyfuzji w nich.