Resolva as questões abaixo admitindo os valores de base da página 3, sempre que tais dados não forem mencionados no enunciado.
Se a corrente de saturação reversa de um diodo de silício for 10^{-14} \mathrm{~A}, calcule a tensão aplicada à junção na temperatura ambiente ( 300 K ) se a corrente de polarização direta for 1,4 \mathrm{~mA}.

Passo 1

O enunciado pede a tensão V aplicada a um diodo de silício em temperatura ambiente T=300\text{ K}, sabendo-se que a corrente de saturação reversa é I_{s}=10^{-14}\text{ A} e a corrente de polarização direta é I=1{,}4\text{ mA}. Vamos usar a equação do diodo ideal, com fator de idealidade n=1, que relaciona corrente e tensão na junção.

Passo 2

Em temperatura T, a tensão térmica é
V_{T}=\frac{k_{B}T}{q},
onde k_{B}=1{,}38\times10^{-23}\,\text{J/K} e q=1{,}60\times10^{-19}\,\text{C}.
Numericamente,
V_{T}=\frac{1{,}38\times10^{-23}\times300}{1{,}60\times10^{-19}}\approx0{,}0259\text{ V}.

Passo 3

A equação do diodo ideal é
I=I_{s}\bigl(e^{V/V_{T}}-1\bigr).
Como na polarização direta I\gg I_{s}, podemos aproximar
I\approx I_{s}e^{V/V_{T}} \quad\Longrightarrow\quad V=V_{T}\ln\Bigl(\frac{I}{I_{s}}\Bigr).

Passo 4

Substituindo I=1{,}4\text{ mA}=1{,}4\times10^{-3}\text{ A}, I_{s}=10^{-14}\text{ A} e V_{T}=0{,}0259\text{ V}:
V=0{,}0259\;\ln\!\biggl(\frac{1{,}4\times10^{-3}}{10^{-14}}\biggr) =0{,}0259\;\ln\bigl(1{,}4\times10^{11}\bigr).
Calculando:
\ln\bigl(1{,}4\times10^{11}\bigr) =\ln(1{,}4)+11\,\ln(10)\approx0{,}3365+11\times2{,}3026 \approx25{,}664.
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V\approx0{,}0259\times25{,}664\approx0{,}66\text{ V}.

Resposta

A tensão aplicada é aproximadamente 0,66\text{ V}.

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