QUESTÂO
Explique, usando a física do semicondutor, o motivo da dependência da temperatura da corrente reversa em um diodo de silício.
Passo 1
O enunciado pede para explicar, usando a física do semicondutor, por que a corrente reversa de um diodo de silício depende fortemente da temperatura. O conteúdo envolve a noção de corrente de saturação reversa
, geração térmica de pares elétron–lacuna e a dependência da concentração de portadores intrínsecos
com a temperatura.
Passo 2
Em polarização reversa o diodo conduz uma corrente muito pequena, chamada de corrente de saturação reversa
. Essa corrente é dominada pela geração de portadores minoritários na região de depleção e adjacências. Quanto maior a taxa de geração térmica de elétrons e lacunas, maior é
.
Passo 3
A geração térmica de portadores está relacionada à concentração intrínseca
onde
é a largura de banda proibida (
para silício),
é a constante de Boltzmann e
é uma constante do material.
Passo 4
A corrente de saturação reversa é proporcional ao quadrado de
:
Dessa forma, ao aumentar a temperatura
, o fator exponencial cresce fortemente (pois
diminui em módulo) e o termo polinomial
também aumenta, elevando
.
Passo 5
Como a corrente inversa
em polarização reversa é essencialmente igual a
, conclui-se que ela aumenta exponencialmente com a temperatura devido ao aumento da geração térmica de pares elétron–lacuna no semicondutor.
Resposta
A corrente reversa cresce com a temperatura porque sua fonte é a geração térmica de portadores, cuja taxa depende de
. Como
temos
o que faz
aumentar fortemente ao elevar
.