Resolva as questões abaixo admitindo os valores de base da página 3, sempre que tais dados não forem mencionados no enunciado.
Dado um diodo de silício com I_{S}=0,1 \mu \mathrm{~A} e uma polarização reversa de -10 V à 20^{\circ} \mathrm{C}, determine:
a) A corrente através do diodo;
b) O resultado obtido condiz com o esperado? Por quê?

Passo 1

O enunciado dá um diodo de silício à temperatura de 20^{\circ}\mathrm{C} com corrente de saturação reversa
I_{S} = 0,1\;\mu\mathrm{A}
e aplicada uma tensão reversa de -10\:\mathrm{V}.
O conteúdo da matéria é a equação de corrente de diodo (equação de Shockley). Vamos usar essa equação para calcular a corrente e depois comentar o resultado.

Passo 2

A equação de Shockley para a corrente de um diodo ideal é
I = I_{S}\Bigl(e^{V_{D}/V_{T}} - 1\Bigr),
onde V_{D} é a tensão no diodo e V_{T} é a tensão térmica dada por
V_{T} = \frac{k\,T}{q}.

Passo 3

Calculamos V_{T} a T=20^{\circ}\mathrm{C}=293\:\mathrm{K}:
V_{T} = \frac{1,38\times10^{-23}\,\mathrm{J/K}\;\times\;293\:\mathrm{K}}{1,602\times10^{-19}\,\mathrm{C}} \approx 25,85\;\mathrm{mV}.

Passo 4

Substituímos V_{D}=-10\:\mathrm{V} e V_{T}=25,85\:\mathrm{mV} na equação de Shockley:
\frac{V_{D}}{V_{T}} = \frac{-10}{0,02585} \approx -387.
Logo
e^{V_{D}/V_{T}} = e^{-387}\approx 0
(tão pequeno que pode ser desprezado).

Passo 5

Fica então
I = I_{S}\bigl(0 - 1\bigr) = -\,I_{S} = -\,0,1\;\mu\mathrm{A}.

Passo 6

Como estamos em polarização reversa (tensão menor que a tensão de ruptura, tipicamente \sim50 V em silício), o diodo conduz uma corrente quase constante igual a -I_{S}. Portanto o resultado
\boxed{I \approx -0,1\;\mu\mathrm{A}}
é o esperado, pois em ordem de grandeza a corrente reversa de um diodo não cresce com a tensão até a região de avalanche.

Resposta

a) \displaystyle I \approx -0,1\;\mu\mathrm{A}.
b) Sim. Em polarização reversa (até antes da ruptura) a corrente permanece aproximadamente constante e igual à corrente de saturação I_{S}.

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