Esboce a curva característica típica de um diodo de silício identificando suas 3 regiões de operação.

Passo 1

O enunciado pede para esboçar a curva característica I_D versus V_D de um diodo de silício, identificando suas três regiões de operação: condução direta, bloqueio (corte) e ruptura (avalanche). O conteúdo de matéria é Eletrônica de Estado Sólido, e vamos usar a equação exponencial do diodo, além de entender polarização direta e reversa.

Passo 2

Definimos os eixos do gráfico: no eixo horizontal temos a tensão aplicada ao diodo \,V_D, e no eixo vertical a corrente do diodo \,I_D. Em polarização direta V_D>0, a corrente segue aproximadamente a equação
I_D = I_S\Bigl(e^{\tfrac{V_D}{\eta V_T}} - 1\Bigr)
onde I_S é a corrente de saturação, V_T\approx25\:\mathrm{mV} a 300 K e \eta\approx1.

Passo 3

Região de condução direta V_D \gtrsim 0{,}7\:\mathrm{V}:
  • Para V_D menor que cerca de 0{,}7\:\mathrm{V}, a corrente é pequena (exponencial crescente).
  • Acima de 0{,}7\:\mathrm{V}, a corrente aumenta rapidamente, caracterizando condução forte.

Passo 4

Região de bloqueio ou corte -V_{BR}<V_D<0\:\mathrm{V}:
  • Em polarização reversa moderada, a corrente se estabiliza num valor muito pequeno, a corrente de fuga -I_{leak}, tipicamente na ordem de nanoamperes a microamperes.
  • O diodo permanece “desligado” (corte) enquanto |V_D| não atingir a tensão de ruptura.

Passo 5

Região de ruptura ou avalanche V_D \le -V_{BR}:
  • Quando a tensão reversa excede -V_{BR} (por exemplo, -50\:\mathrm{V} num diodo comum), ocorre avalanche e a corrente sobe muito rápido, podendo danificar o dispositivo se não houver limitação.

Resposta

A curva característica típica fica assim (ASCII art simplificado, com marcações das três regiões):
\[I_D\]
 ^ / <-- Condução direta (\(V_D\) ≳ 0,7 V)
 | /
 | /
 | /
 | /
 | /
 | /
 | /
 | / 
 | /
 | / 
-------+/------------------> \(V_D\)
 /|\
 | Região de corte
 | (I ≈ –\(I_leak\)) 
 | 
 | Região de avalanche 
 | (\(V_D\) ≤ –\(V_BR\), I cresce muito) 

Exercícios relacionados