Além de parâmetros geométricos e relacionados ao processo de fabricação de um diodo, existe um parâmetro físico do qual a corrente de saturação reversa depende fortemente. Aponte qual e explique por quê.

Passo 1

Beleza, então a questão diz o seguinte: além do tamanho do diodo (área, espessura) e dos detalhes de fabricação (tipo de dopagem, impurezas), existe um parâmetro “físico” do qual a corrente de saturação reversa (Iₛ) depende pra valer. A pergunta pede: qual é esse parâmetro e por que isso acontece?
Conteúdo envolvido: física de semicondutores, equação do diodo, corrente de saturação reversa e como ela surge. Vamos precisar lembrar da relação entre a corrente reversa e a concentração de portadores intrínsecos nᵢ, que por sua vez depende da energia de gap E_g e da temperatura T.

Passo 2

Primeiro, lembra da famosa equação do diodo:
I(V)=ISl(e^qV/(kT)-1r)
onde I_S é justamente a corrente de saturação reversa. É ela que domina quando aplicamos V<0 (polarização reversa) e praticamente é constante (até o breakdown). Nosso foco é entender de que ela depende.

Passo 3

Na teoria de semicondutores a gente mostra que I_S está diretamente ligado à geração térmica de elétrons e lacunas. Matematicamente, costuma-se escrever:
ISpropto A;ni^2
onde A é a área do diodo e
ni=concentração intrínsecaçãí
e a concentração intrínseca, por sua vez, depende de T e do gap E_g assim:
niapprox B,T^3/2e^-Eg/(2kT)
(B é uma constante que envolve massas efetivas, etc.)

Passo 4

Substituindo n_i em I_S, dá:
$$I_S\propto A;\bigl(B,T{3/2}e{-E_g/(2kT)}\bigr)^2
;=;A,B2,T3,e^{-E_g/(kT)}$$
Repara que o expoente envolve ISpropto A;l(B,T^3/2e^-Eg/(2kT)r)^2 ;=;A,B^2,T^3,e^-Eg/(kT). Isso mostra que I_S varia exponencialmente com . Menor E_g = muito mais corrente reversa; maior E_g = corrente quase zero.

Resposta

O parâmetro físico é a energia de gap do semicondutor, . Como a corrente de saturação vem da geração térmica de portadores (elétrons e lacunas), e essa geração depende exponencialmente de , qualquer variação em provoca uma mudança gigantesca em .

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