a) Determine a tensão térmica de um diodo a uma temperatura de 100^{\circ} \mathrm{C}.
b) Para o mesmo diodo do item (a), determine a corrente do diodo usando a Equação de Shockley, se ls =5 \mu \mathrm{~A}, \mathrm{n}=2 (usado para valores baixos de VD) e a tensão de polarização aplicada é de 0,5 \mathrm{~V}.
Equação de Shockley: I_{D}=I_{S}\left(e^{V_{D} / n V_{T}}-1\right)
Tensão térmica: V_{T}=\frac{k T_{k}}{q}
Onde:
k é a constante de Boltzmann =1,38 \times 10^{-23} \mathrm{~J} / \mathrm{K}
\mathrm{T}_{\mathrm{K}} é a temperatura absoluta em Kelvin =273+ temperatura em { }^{\circ} \mathrm{C}
\mathrm{q}=1,6 \times 10^{-19} \mathrm{C}

Passo 1

O enunciado pede:
(a) calcular a tensão térmica de um diodo a 100^\circ C;
(b) usar a equação de Shockley para determinar a corrente I_D quando I_S=5\,\mu A, n=2 e V_D=0,5\,V.

Passo 2

Primeiro convertemos a temperatura para Kelvin:
T_K = 273 + 100 = 373\;K.
A expressão da tensão térmica é
V_T = \frac{k\,T_K}{q}
onde k = 1{,}38\times10^{-23}\,J/K e q = 1{,}6\times10^{-19}\,C.

Passo 3

Calculando numericamente:
V_T = \frac{1{,}38\times10^{-23}\times373}{1{,}6\times10^{-19}} = \frac{5{,}1474\times10^{-21}}{1{,}6\times10^{-19}} \approx0{,}03217\;V.
Logo, V_T \approx 32{,}2\;mV.

Passo 4

A equação de Shockley é
I_D = I_S\bigl(e^{V_D/(n\,V_T)} - 1\bigr).
Substituindo I_S=5\times10^{-6}\,A, n=2, V_D=0,5\,V e V_T=0,03217\,V, temos
\frac{V_D}{n\,V_T} = \frac{0{,}5}{2 \times 0{,}03217} \approx 7{,}77.

Passo 5

Computando I_D:
I_D = 5\times10^{-6}\bigl(e^{7{,}77} - 1\bigr) \approx 5\times10^{-6}\times2355 \approx 1{,}18\times10^{-2}\;A,
ou seja, I_D\approx11{,}8\;mA.

Resposta

(a) V_T \approx 0{,}0322\;V
(b) I_D \approx 1{,}18\times10^{-2}\;A

Exercícios relacionados