10.7 : Polarización de la unión P-N

El funcionamiento de un diodo de unión p-n implica varias condiciones de polarización, incluida la polarización directa, la polarización inversa y el equilibrio.

En equilibrio, no se aplica ningún voltaje externo a través de la unión p-n. La región de agotamiento se forma en la interfaz de unión debido a la difusión de portadores, lo que deja dopantes cargados, aceptores en el lado p y donantes en el lado n. Estas cargas inmóviles crean un campo eléctrico que impide una mayor difusión de los portadores. El diagrama de bandas de energía relacionado muestra que los niveles de Fermi en ambos lados están alineados, lo que indica equilibrio. El potencial incorporado a través del cruce impide el flujo neto de portadores a través del cruce.

Cuando el diodo tiene polarización directa, el voltaje aplicado reduce el potencial de barrera y estrecha el ancho de la región de agotamiento. Como resultado, los portadores pueden cruzar fácilmente la unión y el diagrama de bandas correspondiente muestra las bandas de energía inclinándose hacia arriba, lo que indica la reducción del potencial de barrera. La corriente a través del diodo bajo polarización directa aumenta exponencialmente con el voltaje aplicado.

En polarización inversa, el voltaje externo se aplica en la dirección opuesta, ampliando la región de agotamiento, aumentando el potencial de barrera, dificultando que los portadores crucen la unión y reduciendo el flujo de corriente a una corriente de saturación inversa muy pequeña. El diagrama de bandas de energía para polarización inversa muestra las bandas inclinándose hacia abajo, lo que indica un mayor potencial de barrera. La corriente en polarización inversa es un valor constante pequeño. Está cerca de la corriente de saturación pero con el signo opuesto, reflejando el menor flujo de portadores debido a la generación térmica dentro de la región de agotamiento.