Calculadora da equação de Shockley para diodos

A calculadora da equação de Shockley determina a corrente em um modelo de diodo ideal com base na tensão aplicada, na corrente reversa de saturação e na tensão térmica. Ela avalia I = Is × (exp(Vd / Vt) − 1), informa a corrente em ampères e também retorna a tensão normalizada usada no termo exponencial. O cálculo é determinístico e não acessa a rede, sendo adequado para verificações rápidas, aulas, substituição de planilhas e rotinas de engenharia reproduzíveis.

Entenda a equação de Shockley

A equação de Shockley descreve a relação fortemente não linear entre a tensão em uma junção de diodo ideal e a corrente resultante. Nesta calculadora, Vd representa a tensão aplicada em volts, Is é a corrente reversa de saturação em ampères e Vt é a tensão térmica em volts. O cálculo segue I = Is × (exp(Vd / Vt) − 1).

Uma tensão positiva moderada pode produzir corrente direta elevada porque faz parte de um expoente; sob tensão suficientemente negativa, o exponencial tende a zero e a corrente modelada se aproxima de menos Is. Esse comportamento corresponde à saturação reversa antes da ruptura e não descreve avalanche ou ruptura Zener. Perto da temperatura ambiente, Vt é aproximadamente 25.85 milivolts, mas você pode informar o valor apropriado ao cenário.

Esta forma considera fator de idealidade igual a um. Quando resistência série, recombinação, autoaquecimento, variação de fuga ou ruptura forem relevantes, adote um modelo de componente ou SPICE mais completo.

Informe parâmetros em unidades coerentes

A polarização direta utiliza tensão positiva e a reversa utiliza tensão negativa. Todos os valores precisam ser finitos; corrente de saturação e tensão térmica também devem ser estritamente positivas. Por exemplo, use 0.6 V, 1e-12 A e 0.02585 V para estimar uma junção de silício simplificada.

Se você quer representar 25.85 mV, digite 0.02585 V, não 25.85. Da mesma maneira, um nanoampère corresponde a 1e-9 A. Essa razão ajuda a explicar a mudança abrupta do resultado.

A implementação usa expm1 para melhorar a precisão perto da tensão zero.

Use o resultado respeitando o alcance do modelo

Considere a corrente retornada como resultado de um modelo analítico compacto, e não como garantia para um diodo físico específico. Is pode variar bastante entre componentes e com a temperatura, enquanto Vt depende da temperatura absoluta. Circuitos reais ainda possuem resistência da fonte, resistência interna do diodo, conexões e limites de potência que restringem a corrente prevista por uma exponencial sem limitações.

Em projetos de hardware, confira o resultado na folha de dados e inclua o circuito ao redor. Na polarização reversa, não aplique esta equação à região de ruptura. Falhas de validação são informadas antes da geração de qualquer resultado.