Diodo p–n: fator de idealidade a partir de ln I vs V
Diodo de silício desconhecido a T conhecida. Meça a I direta em vários V e obtenha n pelo ajuste linear de ln I em função de V.
Objetivo
Determinar n a partir de I ≈ I₀ exp(V/(n V_T)). O coeficiente angular de ln I em função de V é 1/(n V_T), de modo que n = 1/(coeficiente angular · V_T).
Materiais
- Diodo de Si desconhecido
- T conhecida
- Fonte de tensão contínua
- Amperímetro
Experimento
Teoria
A equação de Shockley é I = I₀ (e^{V/(n V_T)} − 1), com V_T = k_B T/e. Em polarização direta forte o −1 é desprezível e ln I é linear em V. A bancada oculta I₀, n e a I ao vivo. T (e portanto V_T) é conhecida. O amperímetro fornece I depois do registro. Esta é uma prática da curva I–V, não do diagrama de bandas.
Procedimento
- A temperatura T está fixa e é conhecida. Ajuste apenas a tensão direta V. Permaneça em polarização direta forte (aproximadamente 0,50–0,72 V).
- Registre. O amperímetro anota I com um pequeno ruído. Não há I, I₀ nem n ao vivo.
- Na tabela calcula-se ln I. Repita para no mínimo 6 tensões.
- Ajuste a reta de ln I em função de V; n = 1 / (coeficiente angular · V_T). Compare com o valor de referência.
Conclusão
O fator de idealidade encontrado coincide com o do diodo oculto. As principais incertezas: ruído do amperímetro e omitir o −1 na lei de Shockley.