1-9. Sättigungsgeschwindigkeit

Sättigungsgeschwindigkeit ist die maximale Geschwindigkeit, die ein Ladungsträger in einem Halbleiter, im Allgemeinen ein Elektron, bei sehr hohen elektrischen Feldern erreicht [1]. Ladungsträger bewegen sich normalerweise mit einer mittleren Driftgeschwindigkeit proportional zur elektrischen Feldstärke, die sie zeitlich erfahren. die Proportionalitätskonstante ist als Mobilität des Trägers bekannt, was eine Materialeigenschaft ist. ein guter Leiter hätte einen hohen Mobilitätswert für seinen Ladungsträger, was höhere Geschwindigkeit und folglich höhere Stromwerte für eine gegebene elektrische Feldstärke bedeutet. Es gibt jedoch eine Grenze für diesen Prozess und bei einem hohen Feldwert kann sich ein Ladungsträger aufgrund von Mechanismen, die schließlich die Bewegung der Ladungsträger in dem Material begrenzen, nicht schneller bewegen, da er seine Sättigungsgeschwindigkeit erreicht hat. Beim Entwurf von Halbleiterbauelementen, insbesondere im Submikrometerbereich, wie sie in modernen Mikroprozessoren verwendet werden, ist die Geschwindigkeitssättigung ein wichtiges Konstruktionsmerkmal. Die Geschwindigkeitssättigung beeinflusst stark die Spannungsübertragungseigenschaften eines Feldeffekttransistors, der das Grundgerät ist, das in den meisten integrierten Schaltungen verwendet wird, die in der Welt entworfen und hergestellt werden. Wenn eine Halbleitervorrichtung in die Geschwindigkeitssättigung eintritt, verursacht ein Anstieg der an die Vorrichtung angelegten Spannung keinen linearen Anstieg des Stroms, wie es nach dem Ohm'schen Gesetz erwartet werden würde. stattdessen kann der Strom nur um einen kleinen Betrag oder gar nicht ansteigen. Es ist möglich, dieses Ergebnis zu nutzen, wenn man versucht, ein Gerät zu konstruieren, das unabhängig von der angelegten Spannung einen konstanten Strom durchlässt, nämlich einen Strombegrenzer.