Explique como acontece a polarização direta de um diodo?
Passo 1
O enunciado pede que a gente entenda o que acontece em uma junção PN quando aplicamos uma tensão de polarização direta. Para isso, vamos precisar dos conceitos de região de depleção, potencial de barreira interna e como a tensão externa afeta a difusão de portadores.
Passo 2
Em equilíbrio (sem tensão externa), na junção PN formam-se íons fixos (cargas positivas no lado N e negativas no lado P) e um potencial de barreira
. Essa barreira impede que elétrons do N e lacunas (holes) do P se difundam livremente. A região de depleção resultante tem largura
e age como um isolamento interno.
Passo 3
Ao aplicar uma tensão direta
(ânodo/P mais positivo que cátodo/N), essa tensão se soma de modo a reduzir o potencial de barreira efetivo:
Quando
cresce, a largura da depleção diminui e fica mais fácil para os portadores majoritários (elétrons no N e holes no P) atravessarem a junção.
Passo 4
Com a barreira reduzida, a difusão de elétrons do N para o P e de holes do P para o N aumenta muito. O resultado é uma corrente de difusão
que cresce de forma exponencial com a tensão:
onde
é a corrente de saturação e
é a tensão térmica (aprox.
a
). Em silício, costuma-se considerar que a partir de
o diodo “liga” de vez.
Resposta
Na polarização direta, aplica-se tensão positiva no P e negativa no N, o que reduz a barreira interna e estreita a região de depleção. Isso permite que elétrons e holes se difundam em grande quantidade, gerando uma corrente que segue a lei exponencial
.