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
versus
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
, e no eixo vertical a corrente do diodo
. Em polarização direta
, a corrente segue aproximadamente a equação
onde
é a corrente de saturação,
a 300 K e
.
Passo 3
Região de condução direta
:
- Para
menor que cerca de , a corrente é pequena (exponencial crescente). - Acima de
, a corrente aumenta rapidamente, caracterizando condução forte.
Passo 4
Região de bloqueio ou corte
:
- Em polarização reversa moderada, a corrente se estabiliza num valor muito pequeno, a corrente de fuga
, tipicamente na ordem de nanoamperes a microamperes. - O diodo permanece “desligado” (corte) enquanto
não atingir a tensão de ruptura.
Passo 5
Região de ruptura ou avalanche
:
- Quando a tensão reversa excede
(por exemplo, 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)