Como é produzida a corrente reversa em um diodo?

Passo 1

O enunciado pergunta “Como é produzida a corrente reversa em um diodo?”. O conteúdo envolve física de semicondutores, mais precisamente a junção PN sob polarização reversa. Para responder, precisamos entender como se forma a região de depleção em equilíbrio, como surgem portadores minoritários por geração térmica e como eles dão origem a uma corrente mesmo quando a tensão aplicada bloqueia os portadores majoritários.

Passo 2

Em equilíbrio (sem tensão externa), a junção PN forma uma região de depleção em que elétrons do lado N recombinam com lacunas do lado P, criando um potencial de contato ou “barreira de potencial” que impede o fluxo espontâneo de cargas. Porém, por agitação térmica, pares elétron-lacuna se geram continuamente em toda a estrutura; esses são os chamados portadores minoritários (elétrons no lado P e lacunas no lado N).

Passo 3

Quando aplicamos tensão reversa (o lado P a potencial mais negativo que o lado N), a barreira de potencial aumenta e a região de depleção alarga. Nesse cenário, os portadores majoritários (elétrons em N e lacunas em P) são afastados da junção, bloqueando praticamente toda corrente de difusão. Mas os portadores minoritários gerados termicamente são acelerados pelo campo elétrico da depleção: os elétrons gerados no lado P são puxados para o lado N e as lacunas geradas no lado N são puxadas para o lado P, produzindo um fluxo de carga que chamamos de corrente reversa.

Passo 4

Essa corrente de portadores minoritários em polarização reversa é praticamente constante para tensões moderadas e recebe o nome de corrente de saturação inversa I_S. Em primeira aproximação,
I_S \approx q \,A\,\biggl(\frac{D_n n_i^2}{L_n N_A} + \frac{D_p n_i^2}{L_p N_D}\biggr),
onde q é a carga do elétron, A é a área da junção, D_n,D_p e L_n,L_p são coeficientes de difusão e comprimentos de difusão, N_A,N_D as concentrações de dopagem e n_i a concentração intrínseca. Note que I_S cresce fortemente com a temperatura (devido a n_i^2).

Resposta

A corrente reversa em um diodo surge pelo arraste (drift) dos portadores minoritários gerados termicamente na região de depleção quando a junção está sob polarização reversa, dando origem à corrente de saturação inversa I_S.

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