Unión P-N

Una de las claves cruciales en la electrónica de estado sólido es la naturaleza de la unión P-N. Cuando los materiales de tipo p y tipo n se colocan en contacto uno con otro, la unión se comporta de manera muy diferente a como lo hacen cada uno de los materiales por si solos. Específicamente, la corriente fluirá fácilmente en una dirección (polarización directa) pero no en la otra (polarización inversa), creando un diodo básico. Este comportamiento no reversible, surge de la naturaleza del proceso de transporte de carga en los dos tipos de materiales.

Los círculos vacíos en el lado izquierdo de la unión de arriba a la derecha, representan "huecos" o deficiencias de electrones en la red, que pueden actuar como portadores de carga positiva. Los círculos sólidos a la derecha de la unión representan los electrones disponibles desde el dopante de tipo n. Cerca de la unión, los electrones se difunden a su través y se combinan con los agujeros, creando una "región de depleción". El croquis de nivel de energía de arriba a la derecha, es una forma de visualizar la condición de equilibrio de la unión P-N. La dirección ascendente en el diagrama representa la energía creciente de electrones.

Región de Depleción

Cuando se forma una unión p-n, algunos de los electrones libres en la región n, se difunden a través de la unión y se combinan con los huecos para formar iones negativos. De esta manera dejan detrás iones positivos en los lugares donantes de impurezas.

Detalles de la Región de Depleción

	En la región de tipo p hay huecos en las impurezas aceptadoras y en la región de tipo n hay electrones adicionales.
	Cuando se forma la unión p-n, algunos electrones de la región n que han alcanzado la banda de conducción están libres para difundirse a través de la unión y se combinan con agujeros.
	Al llenar un agujero se crea un ion negativo y deja tras de sí un ion positivo en el lado n. Con ello se acumula una carga espacial, creando una región de depleción, la cual impide mas transferencia de electrones a menos que sea ayudado por medio de una polarización directa sobre la unión.

Efecto de la Polarización sobre los Electrones de la Zona de Depleción

	Equilibrio de la unión La fuerza de Coulomb de los iones, previene de una mayor migración a través de la unión p-n. Los electrones que han migrado a través desde la región N hasta la región P en la formación de la capa de depleción han alcanzado ahora el equilibrio. Otros electrones desde la región N no pueden migrar porque son repelidos por los iones negativos de la región P y atraidos por los iones positivos de la región N.
	Polarización inversa La aplicación de voltaje con la polaridad indicada impide más flujo de electrones a través de la unión. Para la conducción en el dispositivo, los electrones de la región N se deben mover hacia la unión y combinarse con los agujeros de la región P. Una tensión inversa impulsa a los electrones afuera de la unión, evitando la conducción.
	Polarización directa Una tensión aplicada en la dirección de avance, como se indica electrones asistencias para superar la barrera de Coulomb de la carga espacial en la región de agotamiento. Los electrones fluirá con una resistencia muy pequeña en la dirección de avance. La aplicación de voltaje con la polaridad directa tal como se indica, ayuda a los electrones a superar la barrera de Coulomb de la carga espacial en la región de depleción. Los electrones fluirán con muy poca resistencia en la polarización directa.