Εξηγήστε το αντίστροφο ρεύμα του κορεσμού αλλάζει με θερμοκρασία ή όχι;
Ακολουθεί μια εξήγηση για το πώς η θερμοκρασία επηρεάζει το ρεύμα αντίστροφου κορεσμού:
1. Αυξημένη γενιά φορέα μειονοτήτων: Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται η θερμική ενέργεια που παρέχεται στο υλικό ημιαγωγών. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα περισσότερα ηλεκτρόνια που κερδίζουν αρκετή ενέργεια για να πηδούν από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας, δημιουργώντας ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών. Αυτοί οι μεταφορείς μειονοτήτων (ηλεκτρόνια στην περιοχή τύπου Ρ και οπές στην περιοχή τύπου Ν) συμβάλλουν στο ρεύμα αντίστροφου κορεσμού.
2. Ενισχυμένη διάχυση: Η υψηλότερη θερμική ενέργεια αυξάνει επίσης την κινητικότητα των μεταφορέων μειονοτήτων. Αυτό σημαίνει ότι οι μεταφορείς των μειονοτήτων μπορούν να διαχέονται πιο εύκολα σε ολόκληρη την περιοχή εξάντλησης, συμβάλλοντας περαιτέρω στο αντίστροφο ρεύμα κορεσμού.
3. Μειωμένη ζώνη: Με την αύξηση της θερμοκρασίας, μειώνεται η ενεργειακή ζώνη του υλικού ημιαγωγού. Αυτό διευκολύνει τα ηλεκτρόνια να διασχίσουν τη διασταύρωση και να εισέλθουν στην αντίθετη περιοχή, οδηγώντας σε αύξηση του ρεύματος αντίστροφου κορεσμού.
Η εκθετική σχέση μεταξύ iₛ και η θερμοκρασία μπορεί να εκφραστεί μαθηματικά χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση:
iₛ (t) =iₛ (t₀) * (t/t₀)^(n)
όπου:
- iₛ (t) είναι το αντίστροφο ρεύμα κορεσμού στη θερμοκρασία t .
- iₛ (t₀) είναι το ρεύμα αντίστροφου κορεσμού σε θερμοκρασία αναφοράς t₀ .
- n είναι μια εμπειρική σταθερά που εξαρτάται από το υλικό ημιαγωγών. Έχει συνήθως μια τιμή μεταξύ 2 και 3.
Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, iₛ (t) αυξάνεται εκθετικά, με αποτέλεσμα ένα υψηλότερο αντίστροφο ρεύμα μέσω της διόδου. Αυτό το αποτέλεσμα γίνεται πιο έντονο σε υψηλότερες θερμοκρασίες.
Συνοψίζοντας, το ρεύμα αντίστροφου κορεσμού μιας διόδου δεν είναι σταθερό αλλά αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Αυτή η εξάρτηση από τη θερμοκρασία διέπεται από μια εκθετική σχέση μεταξύ iₛ και θερμοκρασία.
