10.7 : Polarizzazione della Giunzione P-N

Il funzionamento di un diodo a giunzione pn, coinvolge varie condizioni di polarizzazione, tra cui polarizzazione diretta, polarizzazione inversa ed equilibrio.

In equilibrio, nessuna tensione esterna viene applicata attraverso la giunzione p-n. La regione di svuotamento si forma sull'interfaccia di giunzione a causa della diffusione dei portatori, che lascia dietro di sé droganti carichi, accettori sul lato p e donatori sul lato n. Queste cariche immobili creano un campo elettrico che impedisce l'ulteriore diffusione dei portatori. Il relativo diagramma delle bande di energia, mostra che i livelli di Fermi su entrambi i lati sono allineati, indicando l'equilibrio. Il potenziale incorporato attraverso la giunzione impedisce il flusso netto di portanti attraverso la giunzione.

Quando il diodo è polarizzato direttamente, la tensione applicata riduce il potenziale di barriera e restringe la larghezza della regione di svuotamento. Di conseguenza, i portatori possono facilmente attraversare la giunzione e il diagramma a bande corrispondente, mostra le bande di energia che si piegano verso l'alto, indicando la riduzione del potenziale di barriera. La corrente attraverso il diodo sotto polarizzazione diretta, aumenta esponenzialmente con la tensione applicata.

Nella polarizzazione inversa, la tensione esterna viene applicata nella direzione opposta, allargando la regione di svuotamento, aumentando il potenziale di barriera, rendendo difficile l'attraversamento della giunzione da parte dei portatori e riducendo il flusso di corrente a una corrente di saturazione inversa molto piccola. Il diagramma delle bande di energia per la polarizzazione inversa, mostra le bande che si piegano verso il basso, indicando un aumento del potenziale di barriera. La corrente in polarizzazione inversa è un piccolo valore costante. È vicina alla corrente di saturazione ma di segno opposto, riflettendo il minor flusso di portatori dovuto alla generazione termica all'interno della regione di svuotamento.