11.2 : Diodo: Polarização direta

Em dispositivos semicondutores, os diodos desempenham um papel crucial no direcionamento do fluxo de corrente, e sua operação é categorizada principalmente em polarização direta e polarização reversa. Diz-se que um diodo está polarizado diretamente quando sua região tipo p está conectada ao terminal positivo de uma bateria e sua região tipo n está ligada ao terminal negativo. Esta configuração reduz a barreira de potencial dentro do diodo, permitindo que a corrente flua facilmente da região do tipo p para a região do tipo n.

O comportamento de um diodo em polarização direta é governado por suas características de I-V (corrente-tensão), que são influenciadas pelo material, temperatura e dimensões físicas do diodo. Quando polarizado diretamente, a corrente (I_D) de um diodo pode ser descrita pela equação do diodo:

onde I_S é a corrente de saturação, q é a carga do elétron, V_D é a tensão aplicada ao diodo, n é o coeficiente de emissão, k é a constante de Boltzmann e T é a temperatura da junção. A tensão térmica V_T (kT/q) mede a energia necessária para mover os portadores de carga através do diodo, e seu valor à temperatura ambiente é de cerca de 26 mV.

O diodo apresenta uma corrente insignificante para tensões abaixo da tensão de ativação, normalmente 0,7V para diodos de silício. Na polarização direta, para cada mudança de dez na corrente direta, a tensão do diodo muda em aproximadamente 60mV. A corrente de saturação (I_S) varia com a temperatura e a área da seção transversal do diodo e dobra a cada aumento de 10°C. Devido à dependência da temperatura da I_S e da V_T, a queda de tensão de um diodo diminui em aproximadamente 2mV para cada aumento de 1°C na temperatura em uma corrente constante, uma propriedade aproveitada em circuitos de detecção de temperatura, como termômetros eletrônicos. Compreender essas propriedades é crucial para a eletrônica, onde os diodos são componentes centrais, como retificadores, misturadores de sinal e reguladores de tensão.