10.7 : Polarização da junção PN

A operação de um diodo de junção pn envolve várias condições de polarização, incluindo polarização direta, polarização reversa e equilíbrio.

Em equilíbrio, nenhuma tensão externa é aplicada através da junção pn. A região de depleção é formada na interface de junção devido à difusão de transportadores, que deixa para trás dopantes carregados, aceitadores no lado p e doadores no lado n. Essas cargas imóveis criam um campo elétrico que impede a difusão adicional de portadores. O diagrama de bandas de energia relacionado mostra que os níveis de Fermi em ambos os lados estão alinhados, indicando equilíbrio. O potencial incorporado através da junção impede o fluxo líquido de portadores através da junção.

Quando o diodo é polarizado diretamente, a tensão aplicada reduz o potencial da barreira e estreita a largura da região de depleção. Como resultado, os portadores podem facilmente cruzar a junção, e o diagrama de bandas correspondente mostra as bandas de energia curvando-se para cima, indicando a redução do potencial de barreira. A corrente através do diodo sob polarização direta aumenta exponencialmente com a tensão aplicada.

Na polarização reversa, a tensão externa é aplicada na direção oposta, ampliando a região de depleção, aumentando o potencial de barreira, dificultando a passagem dos portadores pela junção e reduzindo o fluxo de corrente para uma corrente de saturação reversa muito pequena. O diagrama de bandas de energia para polarização reversa mostra as bandas curvando-se para baixo, indicando aumento do potencial de barreira. A corrente em polarização reversa é um pequeno valor constante. Está próximo da corrente de saturação, mas com sinal oposto, refletindo o menor fluxo de portadores devido à geração térmica na região de depleção.