
【計】 reverse saturation current
反向飽和電流(Reverse Saturation Current)是半導體器件在反向偏置狀态下流過的微小電流,其英文術語常見于電子工程領域文獻中。該電流由PN結中少數載流子的擴散運動産生,在反向電壓超過一定阈值後趨于飽和值。
從物理機制分析,反向飽和電流主要取決于兩個因素:
$$
I_s propto e^{-E_g/(kT)}
$$
其中$k$為玻爾茲曼常數,$T$為絕對溫度。
在工程應用中,反向飽和電流會引發以下效應:
權威文獻如《半導體器件物理》(S.M. Sze著)第4章,以及IEEE Electron Device Letters的多篇研究論文均證實,通過摻雜濃度優化和表面鈍化工藝可有效抑制該電流。
反向飽和電流是半導體器件(如二極管)在反向偏置電壓下形成的一種特殊電流現象,其核心特征為在一定電壓範圍内電流值趨于穩定。以下從多個角度進行解釋:
基本定義與特性
當二極管施加反向電壓時,反向電流在特定電壓範圍内幾乎不隨電壓變化,呈現“飽和”狀态,因此稱為反向飽和電流。這種現象源于PN結的單向導電性,反向電壓使耗盡層變寬,阻礙多數載流子的擴散,僅允許少數載流子參與導電。
物理機制
反向飽和電流由少數載流子的漂移運動形成。例如,在PN結中,P區的少數載流子(電子)和N區的少數載流子(空穴)在反向電場作用下穿過結區,形成微小電流。由于少數載流子濃度由材料本征激發決定,其數量在溫度恒定時固定,導緻電流趨于穩定。
溫度依賴性
反向飽和電流與溫度密切相關。溫度升高時,本征激發增強,少數載流子數量增加,電流顯著增大。實驗表明,溫度每升高10℃,反向飽和電流約增大一倍。
與暗電流的關系
在普通二極管中,暗電流等同于反向飽和電流;但在太陽能電池等器件中,暗電流還包含薄層漏電流和體漏電流成分。
其他器件的應用
類似現象也存在于三極管中。當集電結反向偏置時,少子形成的電流稱為集電極反向飽和電流,其本質與PN結特性一緻。
反向飽和電流是半導體器件的本征特性,由少數載流子運動主導,受溫度顯著影響,且在不同器件中表現形式略有差異。
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