Un medesimo cristallo semiconduttore può essere drogato in modo da avere una parte di tipo-n e l’altra di tipo-p. In questo modo si ottiene un dispositivo detto diodo a giunzione o diodo a semiconduttore. Da una parte i portatori di carica sono prevalentemente elettroni, dall’altra lacune. A causa dell’agitazione termica, alcuni elettroni di conduzione passano dalla parte n alla parte p, attraversando la superficie di contatto; contemporaneamente alcune lacune si spostano in senso contrario.
Un elettrone che passa nel semiconduttore di tipo- p trova presto una lacuna con cui combinarsi e lo stesso accade a una lacuna che passa nel semiconduttore di tipo-n: il processo per il quale un elettrone di conduzione occupa la posizione vacante corrispondente a una buca è detto ricombinazione.
La ricombinazione degli elettroni e delle lacune forma sui due lati della giunzione un sottile strato privo di portatori mobili, detto strato di svuotamento.
Nello stesso tempo, la diffusione delle lacune dal semiconduttore di tipo-p a quello di tipo-n lascia alle proprie spalle delle cariche negative fisse (gli ioni dell’accettore); analogamente, nel cristallo di tipo-n restano cariche positive fisse sugli ioni del donatore.
Si crea una separazione di carica che, nello strato di svuotamento, genera un campo elettrico diretto dal cristallo n (ora positivo) al cristallo p.
Al campo elettrico corrisponde una differenza di potenziale di barriera, che si oppone a ogni ulteriore diffusione dei portatori di carica: il valore tipico di questa differenza di potenziale è 0,6-0,7 V per il silicio e circa la metà per il germanio.
La polarizzazione del diodo
Il diodo a giunzione agisce da raddrizzatore, consentendo il passaggio della corrente elettrica in un verso, ma non nel verso opposto.
Connettendo il polo positivo di un generatore di tensione alla regione n e quello negativo alla regione p , si applica una polarizzazione inversa. Il campo elettrico esterno estrae altre lacune dalla regione p e altri elettroni dalla regione n, per cui lo strato di svuotamento si estende e attraverso la giunzione può passare soltanto una corrente molto debole (corrente di saturazione inversa).
Se si applica una polarizzazione diretta, collegando il cristallo $n$ al polo negativo del generatore e il cristallo $p$ a quello positivo, nel circuito fluisce corrente elettrica.
Il generatore crea un campo elettrico diretto in verso opposto a quello preesistente nella giunzione, fornendo elettroni alla regione $n$ e formando lacune nella zona di tipo-p.
Mentre gli elettroni risalgono la differenza di potenziale, incontrano le lacune che la discendono e può avvenire la ricombinazione dei portatori. Ma questa perdita è compensata dall’ afflusso di nuovi elettroni e nuove lacune forniti dal generatore, per cui la corrente fluisce nel circuito con continuità.
