Introducción
El esquema de la muestra (rectángulo rojo-blanco-azul en la parte superior) y el diagrama de bandas están dados para una polarización determinada que se ajusta utilizando la barra de desplazamiento de la esquina superior izquierda. El diagrama de bandas muestra tanto los portadores mayoritarios como los minoritarios (electrones = rectángulo azul; huecos = rectángulo rojo). Las alturas de los rectángulos en las bandas de conducción/valencia son proporcionales al logaritmo de la densidad de portadores. También se muestra el perfil de la densidad de carga especial y el campo eléctrico en la zona de deplexión del diodo de unión-pn bajo la polarización aplicada.
El arrastre de portadores minoritarios se observa para todos las tensiones aplicadas, la corriente de inyección o difusión sólo bajo polarización directa (tensión positiva), y la corriente de recombinación también bajo polarización directa solamente.
Aproximación de Boltzman: la densidad de electrones como función de la energía, n(E), es proporcional a exp[-(E-Ec)/kT] en la banda de conducción, y la densidad de huecos p(E) a exp[(E-Ev)/kT] en la banda de valencia. Por lo tanto, ln[n(E)] disminuye linealmente con (E - Ec) en la banda de conducción, y ln[p(E)] lo hace con (Ev - E) en la banda de valencia. En el applet, el nivel de color en la banda varía linealmente con la separación de energía desde el borde de la banda, representando la variación de la densidad con la energía, ln[n(E)] frente a E.
En este applet, el número de puntos azules (electrones) en E (es decir, coordenada-y), que se originan desde el rectángulo azul en la banda de conducción de la región neutra, es proporcional a ln[n(E)]. En realidad, el número debería ser directamente proporcional a n(E).
Si se aplican cero Voltios, el número de electrones que se mueven, por unidad de tiempo, desde el lado-p-al lado-n es exactamente igual al número moviéndose en la dirección opuesta (es decir, desde el lado-n-hasta el lado-p). Esto también es cierto para los huecos. Entonces la corriente total a través de la unión es cero para polarización nula (como debería ser).
Cuando se aplica un voltaje positivo en el lado-p respecto al lado-n (polarización directa), entonces más electrones en el lado-n están por encima de Ec del lado-p (esto es, el borde de la banda del otro lado de la unión) y estos electrones pueden atravesar la unión sin oposición de la barrera de potencial. Estos electrones constituyen una de las partes de la corriente de inyección. (Por supuesto, incluso con polarización nula los electrones fluyen desde el lado-n al lado-p. Pero estos se cancelan por el flujo de electrones en el sentido opuesto.) Esos electrones en el lado-n que permanecen por debajo de Ec del lado opuesto no serán capaces de atravesar la unión y no contribuyen a ninguna corriente.
Cuando se aplica la polarización inversa (lado-p polarizado más negativo que el lado-n), el flujo de electrones desde el lado-n al lado-p disminuye y finalmente desaparece para un determinado valor de polarización inversa. Más allá de este punto la corriente es constante respecto a la tensión aplicada.
Lo mismo es válido para la corriente de inyección de huecos bajo polarización directa e inversa.
Basándonos en este applet se puede buscar la relación
corriente-tensión para un diodo de unión pn.