En un transistor bipolar, el emisor tiene un dopaje mucho más alto que la base. Cuando se aplica una polarización hacia delante al diodo de la base emisora, la corriente fluirá y, debido al mayor dopaje en la emisora, muchos más electrones fluyen desde la emisora a la base que los orificios fluyen desde la base hacia la emisora. p>
La corriente en un semiconductor puede fluir a través de dos mecanismos principales: hay una corriente de "deriva", donde un campo eléctrico acelera los electrones en una dirección determinada. Esa es la forma simple de flujo de corriente a la que todos estamos acostumbrados. También hay una corriente de "difusión", donde los electrones se mueven desde áreas de mayor concentración de electrones a áreas de menor concentración, como el agua que se empapa en una esponja. Sin embargo, esos electrones difusores no pueden moverse para siempre ya que, en algún momento, golpearán un agujero y se recombinarán. Eso significa que los electrones de difusión (libres) en un semiconductor tienen una vida media y la llamada longitud de difusión, que es la distancia promedio que recorren antes de recombinarse con un agujero.
La difusión es el mecanismo por el cual una unión de diodo crea su región de agotamiento.
Ahora, si el diodo del emisor de base está polarizado hacia adelante, la región de agotamiento del diodo del emisor de base se hace más pequeña y los electrones comienzan a difundirse desde esta unión hacia la base. Sin embargo, dado que el transistor está construido de modo que la longitud de difusión de esos electrones es más larga que la base, muchos de esos electrones son capaces de difundirse a través de la base sin recombinarse y salir al colector, efectivamente "tunelizando" a través de la base al no interactuar con los agujeros allí. (La recombinación es un proceso aleatorio y no ocurre de inmediato, por lo que la difusión existe en primer lugar).
Entonces, al final, algunos electrones terminan en el colector por movimiento aleatorio. Ahora que están allí, los electrones solo pueden volver a la base cuando superan la tensión de polarización directa del diodo colector de base, lo que hace que se "acumulen" en el colector, disminuyendo la tensión allí, hasta que puedan superar la Base colector de unión y flujo de retorno. (En realidad, este proceso es un equilibrio, por supuesto).
Con los voltajes que aplica a la base, el emisor y el colector, solo crea los campos eléctricos en el semiconductor que causan la desviación de los electrones hacia la región de agotamiento, cambiando la concentración de electrones en el cristal, lo que resulta en una corriente de difusión. fluyendo a través de la base. Mientras que los electrones individuales son influenciados por los campos eléctricos creados por los voltajes en los terminales del transistor, ellos mismos no tienen un voltaje, solo niveles de energía. Dentro de una parte del cristal que generalmente está en el mismo voltaje, los electrones pueden (y tendrán) energía diferente. De hecho, no hay dos electrones que puedan tener el mismo nivel de energía.
Esto también explica por qué los transistores pueden funcionar a la inversa, pero con una ganancia de corriente mucho menor: es más difícil que los electrones se difundan en la región del emisor altamente dopado que en el colector ligeramente dopado, ya que la concentración de electrones es bastante alta allí. Eso hace que este camino sea menos favorable para los electrones que en el transistor no invertido, por lo que más electrones simplemente fluyen directamente desde la base y la ganancia es menor.
