Suponiendo un diodo de unión PN, hay una región cerca de la unión en la que todos los operadores de carga móvil han migrado al otro lado de la unión. Los electrones móviles van a llenar los agujeros vacíos en el tipo P y los agujeros móviles son atraídos por el exceso de electrones en el tipo N. Esto deja una ‘región de agotamiento’ cerca de la unión sin portadores de carga móviles (excepto los portadores de ‘fuga’ generados térmicamente). La región de agotamiento es un aislante, porque no hay portadores de carga disponibles.
El exceso de electrones del tipo N se ha ido al tipo P, dejando una carga masiva positiva general (de protones no coincidentes en los núcleos). Del mismo modo, el exceso de agujeros del tipo P ha pasado al tipo N, dejando una carga global negativa en general. Estas cargas masivas establecen un potencial de contacto, que depende del material. Esto a menudo se cita como 0.3V para germanio, 0.7V para silicio, aunque los valores verdaderos son algo más pequeños. El potencial de contacto es una barrera que impide el flujo de corriente, una ‘barrera potencial’. Pocos operadores de carga móvil tienen suficiente energía para superar el potencial contrario. Esto es como rodar una pelota por una ladera; solo las pelotas con mucha energía (moviéndose rápido) pueden subir a la cima.
Si se aplica un voltaje externo con el tipo N positivo, el tipo P negativo, la capa de agotamiento se refuerza. Hay un flujo de corriente transitorio menor, ya que los portadores de carga móvil son atraídos a través de la capa de agotamiento desde más profundo en el bulto, dejando una capa de agotamiento más amplia. La única corriente que fluye regularmente será de portadores de carga móvil generados térmicamente en la capa de agotamiento. Esta corriente será pequeña. El diodo está ‘apagado’. (Si el voltaje es lo suficientemente alto, entran en juego otros efectos, consulte ‘Diodo Zener’, ‘Diodo de avalancha’)
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Si se aplica un voltaje externo con el tipo P positivo, el tipo N negativo, la capa de agotamiento se erosiona. Hay un flujo de corriente transitorio menor, ya que los portadores de carga móviles son atraídos hacia la capa de agotamiento desde más profundo en el bulto, dejando una capa de agotamiento más estrecha. Mientras exista la capa de agotamiento, es difícil que los operadores de carga móvil crucen y la corriente sea pequeña, el diodo todavía está “apagado”. Sin embargo, a medida que el voltaje externo aplicado se acerca al potencial de contacto, algunos portadores de carga tendrán suficiente energía adicional generada térmicamente para superar la barrera de potencial ahora más baja y una pequeña corriente fluye. El diodo se está encendiendo parcialmente. La corriente aumenta exponencialmente a medida que aumenta el voltaje. Si el voltaje aplicado es mucho mayor que el potencial de contacto, la capa de agotamiento desaparece, la barrera potencial se colapsa y el diodo se enciende por completo. Muchos pases actuales.
Entonces, la característica VI de un diodo de unión PN tiene 3 partes principales, polarización inversa = desactivada, polarización directa fuerte = activada, polarización directa pequeña = no completamente desactivada.
Existen otros tipos de diodos ‘rectificadores’, por ejemplo, diodos Shottky con una unión de metal N o diodos de vacío. Sus características son diferentes en detalle ya que la física es diferente. Comparten el mismo patrón, reverse = off, forward = on, un área gris cerca de cero sesgo que no está ni encendida ni apagada.
Y algunos diodos son bastante diferentes, por ejemplo, ‘diodos Esaki’, ‘diodos Gunn’. Pero no pensamos en eso como simplemente apagado o encendido.
