Calculadora de diodo Shockley

La ecuación del diodo de Shockley es un modelo idealizado de la corriente a través de una unión p-n. Describe la marcada relación exponencial entre la tensión aplicada a la unión y la corriente del diodo. Esto explica por qué un pequeño cambio de tensión directa puede provocar una gran variación de corriente. Los diseñadores de circuitos usan la ecuación para explorar condiciones de polarización, comparar parámetros y entender el punto de operación antes de considerar la resistencia del encapsulado y otros efectos no ideales. La corriente calculada es I0 multiplicada por [exp(Vd dividido entre nVt) menos uno]. I0 es la corriente de saturación inversa en amperios, Vd la tensión en la unión, n el factor de idealidad adimensional y Vt la tensión térmica. Esta última es la constante de Boltzmann por la temperatura absoluta dividida entre la carga elemental. La calculadora convierte Celsius a kelvin y usa la constante combinada 8.617333262 por 10 elevado a menos 5 voltios por kelvin. El factor de idealidad indica cuánto se aproxima la unión a un modelo ideal de difusión. Los valores cercanos a uno son habituales cuando domina la difusión, mientras que los próximos a dos suelen indicar efectos de recombinación. La corriente de saturación inversa puede abarcar muchos órdenes de magnitud y cambia mucho con la construcción y la temperatura del dispositivo. Usa parámetros de una hoja de datos o curva medida siempre que sea posible. El campo de temperatura representa la temperatura de la unión, que puede superar la ambiental cuando el diodo disipa una potencia apreciable. La potencia mostrada es la tensión directa por la corriente calculada. Es una primera estimación útil, pero el diseño térmico requiere la resistencia térmica del encapsulado, las condiciones ambientales y la realimentación entre calentamiento de la unión y comportamiento eléctrico. A corrientes directas elevadas, las resistencias serie del material y los contactos alejan al diodo real de la curva puramente exponencial. La ecuación tampoco modela adecuadamente la ruptura inversa. Los cocientes extremos entre tensión y tensión térmica pueden causar desbordamiento numérico; la calculadora avisa de ello en lugar de mostrar un resultado no válido. Usa esta herramienta para aprender y realizar análisis iniciales de semiconductores, y valida los diseños importantes con las curvas corriente-tensión del fabricante. Un circuito práctico también necesita un elemento limitador de corriente y análisis de tolerancias. La ecuación ideal resulta más informativa cuando todas las entradas corresponden al mismo dispositivo, temperatura y región de operación.