Nell’ambito dell’elettronica dello stato solido il diodo a giunzione PN è molto diffuso. È un diodo a semiconduttore costituito da due zone di inversa polarizzazione. Il diodo svolge numerosi compiti, come le alterazioni di forme d’onda, operazioni logiche etc…

Le due zone di polarizzazione sono la zona P e la zona N. Nella zona P avremo una concentrazione di ioni fissi a carica negativa con delle lacune mobili positive. Il numero di lacune è circa il numero di ioni rendendo la zona neutra. Viceversa nella zona N avremo ioni fissi positivi con elettroni mobili anche questa regione sarà neutra.

Queste zone, per la costruzione del diodo, vengono messe a contatto tramite una giunzione comportando uno scambio reciproco di elettroni e lacune comportando una diffusione di elettroni e una diffusione di lacune.

La diffusione delle lacune verso la zona n lasciano nella zona p degli atomi accettori immobili carichi negativamente e viceversa. Attorno alla giunzione si genera una regione svuotata di portatori mobili denominata Space Charge Region (SCR) / Regione di Carica Spaziale (RCS) oppure regione di svuotamento. Questo genera un campo proprio nella giunzione che va in direzione delle cariche immobili negative impedendo di fatto la completa diffusione in tutto il semiconduttore.

Il diodo avrà quindi un potenziale intrinseco anche se non collegato a nessuna alimentazione impedendo come già detto la diffusione dei “mobili”, creando una barriera. Il suo valore sarà esattamente il necessario ad un impedire la diffusione. Questo potenziale è detto built-in ed è maggiore nella zona N.

Polarizzazione Diretta

Uscendo dall’equilibrio dando una tensione positiva a P, il diodo è “acceso”, si riduce la differenza di potenziale rispetto al potenziale built-in, presente nella zona N, riducendo la “barriera” fino a che la tensione applicata non sarà superiore e quindi consentendo dal quel momento in poi il passaggio di corrente.

La tensione applicata passante per un diodo sarà soggetta ad una caduta di tensione pari al valore del potenziale build-in.

Polarizzazione Inversa

Sempre in situazione di non equilibrio polarizzando inversamente il diodo (dando una tensione positiva a N ) è da considerarsi “spento” cioè non fa passare corrente. Poiché il potenziale di built-in viene sommato a quello applicato: alzando la barriera ed impedendo il passaggio di corrente. In realtà è comunque presente una piccola corrente spinta dal campo che fluisce attraverso il diodo (trascurabile) detta “Is” (corrente di saturazione inversa).

Vi è però un livello massimo di tensione inversa oltre il quale aumenta rapidamente la corrente, detto punto di rottura (breakdown), dove il diodo si comporta come una resistenza e conduce corrente.