Quais efeitos a variação de temperatura pode causar nas características intrínsecas de um diodo zener.
Passo 1
Beleza, então o enunciado pergunta: “Quais efeitos a variação de temperatura pode causar nas características intrínsecas de um diodo zener?”
Conteúdo: eletrônica de semicondutores, mais especificamente o comportamento em inverso de um diodo zener.
O que vamos precisar para resolver:
Conteúdo: eletrônica de semicondutores, mais especificamente o comportamento em inverso de um diodo zener.
O que vamos precisar para resolver:
- Entender os dois mecanismos de “rompimento” (Zener e avalanche)
- Saber como cada um deles responde à mudança de temperatura
- Lembrar do coeficiente de temperatura do diodo zener
Passo 2
Primeiro, recapitula rapidinho o que é um diodo zener e por que ele mantém tensão fixa.
- Quando polarizado em inverso e acima de uma certa tensão
, o diodo entra em “breakdown” sem se destruir. - Existem dois mecanismos principais:
- Efeito Zener puro (tensão baixa, típico < 5 V)
- Efeito avalanche (tensão mais alta, típico > 7 V)
É justamente a combinação desses dois que define
nominal.
Passo 3
Agora entra a temperatura na jogada. Cada mecanismo tem seu próprio coeficiente de temperatura:
- Efeito Zener: gera coeficiente de temperatura negativo, ou seja, conforme a temperatura sobe, a tensão de ruptura (Zener) cai.
- Efeito avalanche: gera coeficiente positivo, então a tensão de ruptura sobe com a temperatura.
No diodo real, existe um ponto de “troca” por volta de 5 V em que os dois efeitos se equilibram.
Matematicamente dá para aproximar:
Matematicamente dá para aproximar:
onde
• é a tensão nominal medido a
(por exemplo 25 °C)
• é o coeficiente de temperatura (em
), que muda de sinal conforme o efeito domina.
•
•
Passo 4
Além da tensão de ruptura, outros parâmetros intrínsecos também variam com temperatura:
- Corrente de fuga (leakage) em inverso aumenta exponencialmente com
, porque aumenta o número de portadores gerados termicamente. - Resistência dinâmica inversa
tende a diminuir quando a temperatura sobe, tornando o ponto de operação “menos rígido”. - Ruído de avalanche aumenta com temperatura, o que pode atrapalhar circuitos de referência muito sensíveis.
Passo 5
Resumindo a teoria aplicada:
- Identificamos os mecanismos de ruptura e seus coeficientes de temperatura
- Escrevemos a dependência aproximada de
- Listamos como corrente de fuga, resistência dinâmica e ruído também variam com
Resposta
Variações de temperatura alteram principalmente:
- A tensão de ruptura
, caindo com quando domina o efeito Zener (coeficiente negativo) e subindo quando domina avalanche (coeficiente positivo). - A corrente de fuga em inverso, que cresce exponencialmente com a temperatura.
- A resistência dinâmica inversa
, que diminui com o aumento de . - O nível de ruído de avalanche, que aumenta com a temperatura.