El lado n tendrá una gran cantidad de electrones y muy pocos agujeros (debido a la excitación térmica), mientras que el lado p tendrá una alta concentración de agujeros y muy pocos electrones. Debido a esto, tiene lugar un proceso llamado difusión. En este proceso, los electrones libres del lado n se difundirán (se extenderán) hacia el lado p y se combinarán con los agujeros presentes allí, dejando un ion positivo inmóvil (no movible) en el lado n. Por lo tanto, pocos átomos en el lado p se convierten en iones negativos. Del mismo modo, pocos átomos en el lado n se convertirán en iones positivos. Debido a este gran número de iones positivos e iones negativos se acumularán en el lado n y el lado p respectivamente. Esta región así formada se llama región de agotamiento. Debido a la presencia de estos iones positivos y negativos, se crea un campo eléctrico estático denominado “potencial de barrera” a través de la unión pn del diodo. Se llama “potencial de barrera” porque actúa como una barrera y se opone a la migración adicional de agujeros y electrones a través de la unión.
En un diodo de unión PN cuando se aplica el voltaje directo, es decir, el terminal positivo de una fuente está conectado al lado de tipo p, y el terminal negativo de la fuente está conectado al lado de tipo n, se dice que el diodo está hacia adelante condición sesgada Sabemos que existe un potencial de barrera a través de la unión. Este potencial de barrera se dirige en el sentido opuesto al voltaje aplicado hacia adelante. Entonces, un diodo solo puede permitir que la corriente fluya en la dirección hacia adelante cuando el voltaje aplicado hacia adelante es más que el potencial de barrera de la unión. Este voltaje se llama voltaje polarizado hacia adelante.
Ahora, si el diodo tiene polarización inversa, es decir, el terminal positivo de la fuente está conectado al extremo de tipo n, y el terminal negativo de la fuente está conectado al extremo de tipo p del diodo, no habrá corriente a través del diodo excepto Corriente de saturación inversa. Esto se debe a que en la condición de polarización inversa, la capa de depilación de la unión se ensancha al aumentar el voltaje de polarización inversa. Aunque hay una pequeña corriente que fluye del extremo de tipo n al extremo de tipo p en el diodo debido a los portadores minoritarios. Esta pequeña corriente se llama corriente de saturación inversa. Los portadores minoritarios son principalmente electrones y agujeros generados térmicamente en semiconductores de tipo p y semiconductores de tipo n, respectivamente. Ahora, si el voltaje aplicado inversamente a través del diodo aumenta continuamente, luego de cierto voltaje aplicado la capa de agotamiento se destruirá, lo que causará que una gran corriente inversa fluya a través del diodo. Si esta corriente no está limitada externamente y alcanza más allá del valor seguro, el diodo puede destruirse permanentemente. Esto se debe a que, a medida que aumenta la magnitud del voltaje inverso, también aumenta la energía cinética de los portadores de carga minoritarios. Estos electrones en rápido movimiento colisionan con los otros átomos en el dispositivo para eliminar algunos electrones más de ellos. Los electrones liberados liberan aún más electrones de los átomos al romper los enlaces covalentes. Este proceso se denomina multiplicación de portadores y conduce a un aumento considerable en el flujo de corriente a través de la unión pn. El fenómeno asociado se llama Avalanche Breakdown.
