什么是逆向电流 逆向电流的定义及作用

1、逆向电流的定义

逆向电流是指在半导体 PN 结中，当外电压向与器件正常通电方向相反的方向施加时，由于电子与空穴的流向与原来相反，因而产生的额外电流。在一个 PN 结器件中，电子会在其带电电场的作用下从 N 区移动到 P 区，空穴将从 P 区移动到 N 区，这称为正向偏置，正向偏置产生的电流称为正向电流，而当外电压施加反向电压时，电子与空穴几乎都不能通过 PN 结，PN 结的两端存在微弱的反向电流，这种电流称为逆向电流。

2、产生逆向电流的原理

半导体中的内部电场会在 PN 结的两侧形成，这个电场会阻碍外部自由电子和空穴通过 PN 结。当半导体器件处于反向电压下时，外部电场的方向与内部电场的方向相反，这就导致了内部电场的减小，减小内部电场将使得电子和空穴更加容易通过 PN 结。电子和空穴从 PN 结的两侧进入，逆向电流就在 PN 结中产生了。

而在逆向电流中，通常会有一个或多个载流子射程，这称为反向突破电压。当外加电压超过这个值时，逆向电流会突破，其值会变得非常大，对器件的可靠性和安全性造成威胁。

3、逆向电流的影响

逆向电流会对 PN 结器件的性能产生一些负面影响，主要表现在以下几个方面：

1、电源电压要求较高：由于逆向电流的存在，当器件除去外部带入的信号源电流外引入了较大的逆向电流时，即使信号源不接入，管子中也有电流，这就要求电源电压要略高于最大反向电流时的反向结电容充放电的电压，这会增加系统的成本。

2、器件工作温度升高：逆向电流的存在会使 PN 结热敏效应显著提高，当温度升高时，逆向电流随之增加。当持续时间较大时，产生的热量也会使 PN 结的性能变得不稳定。

3、栅极失效：逆向电流会导致栅极失效，如 MOSFET 的静态电流、金属 - 氧化物 - 半导体 (MOS) 结构中的氧化物老化和损坏。

4、如何减小逆向电流

为了减小逆向电流的影响，在设计半导体元器件时需要考虑以下几点：

1、选择低反向漏电流的器件：在不同的 PN 结器件中，逆向漏电流不同，选择逆向漏电流较小的器件可以减小逆向电流的影响。

2、加入反向偏置电路：在设计器件时，加入反向偏置电路可以有效减小逆向电流的影响。

3、优化器件设计：在设计半导体元器件时需要优化器件的结构以减小逆向电流的影响，例如在 MOSFET 电路中，控制精度高的电源电压使得栅极电势始终高于体共用接点。