Kyllästysvirta (tai asteikkovirta), tarkemmin sanottuna käänteinen kyllästysvirta, on se osa puolijohdediodin käänteisvirrasta, joka aiheutuu vähemmistökantajien diffuusiosta neutraaleilta alueilta köyhdytysalueelle. Tämä virta on lähes riippumaton käänteisjännitteestä. (Steadman 1993, 459)

IS, ideaalisen p-n-diodin käänteissuuntainen kyllästysvirta, saadaan (Schubert 2006, 61):

I S = e A n i 2 ( 1 N D D p τ p + 1 N A D n τ n ) , {\displaystyle I_{\text{S}}=eAn_{\text{i}}^{2}\left({\frac {1}{N_{\text{D}}}}{\sqrt {\frac {D_{\text{p}}}{\tau _{\text{p}}}}}+{\frac {1}{N_{\text{A}}}}{\sqrt {\frac {D_{\text{n}}}{\tau _{\text{n}}}}}\right),\,} {\displaystyle I_{\text{S}}=eAn_{\text{i}}^{2}\left({\frac {1}{N_{\text{D}}}}{{\sqrt {\frac {D_{\text{p}}}{\tau _{\text{p}}}}}+{\frac {1}{N_{\text{A}}}}{\sqrt {\frac {D_{\text{n}}}{\tau _{\text{n}}}}}\right),\,}

jossa

e on alkeisvaraus A on poikkipinta-ala Dp, Dn ovat reikien ja elektronien diffuusiokertoimet, ND, NA ovat luovuttaja- ja akseptorikonsentraatiot n-puolella ja p-puolella, ni on puolijohdemateriaalin luontainen kantajakonsentraatio, τ p , τ n {\displaystyle \tau _{{\text{p}},\tau _{{{{\text{n}}}} {\displaystyle \tau _{\text{p}},\tau _{\text{n}}} ovat vastaavasti reikien ja elektronien kantajien elinajat.

Käänteisen biasin lisääminen ei salli enemmistövarauksen kantajien diffuusiota liitoksen yli. Tämä potentiaali auttaa kuitenkin joitakin vähemmistövarauksen kantajia ylittämään liitoksen. Koska n-alueen ja p-alueen vähemmistövarauskantajat syntyvät termisesti syntyneistä elektroni-aukko -pareista, nämä vähemmistövarauskantajat ovat erittäin lämpötilariippuvaisia ja riippumattomia käytetystä biasjännitteestä. Sovellettu biasointijännite toimii näiden vähemmistövarauksenkantajien eteenpäin suuntautuvana biasointijännitteenä, ja ulkoisessa virtapiirissä virtaa pienen suuruinen virta vastakkaiseen suuntaan tavanomaisen virran kanssa enemmistövarauksenkantajien momentin vuoksi.

Huomaa, että kyllästysvirta ei ole vakio tietylle laitteelle, vaan se vaihtelee lämpötilan mukaan; tämä vaihtelu on diodin lämpötilakertoimen määräävä termi. Yleinen nyrkkisääntö on, että se kaksinkertaistuu jokaista 10 °C:n lämpötilan nousua kohti. (Bogart 1986, 40)

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.