Quais efeitos a variação de temperatura pode causar nas características intrínsecas de um diodo retificador.
Passo 1
Beleza, o enunciado pergunta: “Quais efeitos a variação de temperatura pode causar nas características intrínsecas de um diodo retificador?”
Conteúdo: teoria de diodo de junção pn, equação de Shockley e parâmetros que dependem de temperatura.
O que vamos precisar:
Conteúdo: teoria de diodo de junção pn, equação de Shockley e parâmetros que dependem de temperatura.
O que vamos precisar:
- A equação de corrente de um diodo:
- O conceito de tensão térmica:
- A dependência de
com a temperatura:
Passo 2
Primeiro, olha a corrente de saturação
. Ela é a corrente que “vaza” mesmo com
negativo. Na prática
cresce muito rápido quando a temperatura sobe, porque
.
Isso significa que, se a gente aumentar T, o expoente fica “menos negativo” e
sobe exponencialmente.
Isso significa que, se a gente aumentar T, o expoente
Passo 3
Agora, a tensão direta de limiar (aquela ~0,7 V em silício). A gente tira da equação de Shockley para uma corrente fixa
:
Como
cresce linearmente com T e
diminui porque
aumenta, o resultado é que
cai cerca de 2 mV/°C. Ou seja, quanto mais quente, menor a tensão de condução.
Passo 4
Com mais temperatura:
- A corrente de fuga reversa aumenta (é basicamente
em tensão negativa); - A resistência dinâmica incremental
também muda, já que sobe. Para uma mesma corrente, tende a crescer (mais “moleza” na junção).
Passo 5
Na região de ruptura (avalanche), a tensão de breakdown
em silício diminui levemente com temperatura (coeficiente negativo), pois as portadoras ganham mais energia térmica e disparam o efeito avalanche com tensão menor.
Passo 6
Não esquece da resistência de série
do material. A resistividade do semicondutor sobe com temperatura, logo
aumenta, e isso joga mais queda de tensão na parte “metálica”/bulk do diodo quando a corrente é alta.
Resposta
Em resumo, quando a temperatura do diodo sobe, ele apresenta:
• Corrente de saturação maior (vazamento aumenta);
• Tensão direta de condução menor (~–2 mV/°C);
• Corrente reversa de fuga maior;
• Resistência dinâmica ligeiramente maior para mesma corrente;
• Tensão de ruptura menor;
• Resistência de série maior.
• Corrente de saturação
• Tensão direta de condução
• Corrente reversa de fuga maior;
• Resistência dinâmica
• Tensão de ruptura
• Resistência de série