Un diodo es el tipo más simple de semiconductor de electricidad. En general, un semiconductor es un material con diferentes capacidades para conducir corriente eléctrica. La mayoría de semiconductores son hechos de un mal conductor contenedores de impurezas (átomos de otro material) añadidos a ellos. El proceso de adición de impurezas se llama dopaje.
En el caso de los LEDs, el material conductor es generalmente de aluminio (Al) y arseniuro de galio (GaAs). En aluminio puro y arseniuro de galio, todos los átomos se unen perfectamente a sus vecinos, sin dejar electrones libres (partículas con carga negativa) libres para conducir corriente eléctrica. En el material dopado, átomos adicionales cambian el equilibrio, ya sea por la adición de electrones libres o a través de la creación de huecos donde los electrones pueden ir. Cualquiera de estas adiciones hace que el material sea más conductor.
Un semiconductor con electrones extra se llama tipo N, ya que cuenta con partículas adicionales con carga negativa. En el material de tipo N, los electrones libres se mueven desde el área cargada negativamente a una zona de carga positiva.
Un semiconductor con huecos extra que se llama tipo P ya que, efectivamente, contiene partículas adicionales con carga positiva. Los electrones pueden saltar de un orificio a otro, pasando de un área cargada negativamente a una zona de carga positiva. Como resultado, los propios huecos parecen moverse de un área cargado negativamente a un área cargado positivamente.
Un diodo se compone por una sección de material tipo N conectado a una sección de material de tipo P, con electrodos a cada extremidad. Esa combinación conduce la electricidad en una sola dirección. Cuando no se aplica voltaje al diodo, los electrones del material tipo N rellenan huecos del material tipo P a lo largo de la unión entre las capas, formando una zona de agotamiento. En una zona de agotamiento o zona de vaciado, el material semiconductor se devuelve a su estado original de aislamiento – todos los huecos se llenan, así que no hay electrones libres o espacios vacíos para los electrones, por lo que la carga no puede fluir finalmente. Las zonas de agotamiento no son conductoras.
Para deshacerse de la zona de agotamiento, es necesario que electrones se muevan del área tipo N para el área tipo P y los huecos en una dirección opuesta. Para hacer esto, se conecta el lado tipo N del diodo al terminal negativo del circuito y el lado tipo P al terminal positivo. Los electrones libres en el material tipo N son repelidos por el electrodo negativo y atraídos para el electrodo positivo. Los huecos en el material tipo P se mueven en sentido contrario. Cuando la diferencia de potencial entre los electrodos es alta lo suficiente, los electrones en la zona vacía son retirados de sus huecos y comienzan a moverse libremente de nuevo. La zona vacía desaparece y la carga se desplaza a través del diodo.
Si se intenta mover la corriente en la dirección opuesta, con el lado de tipo P conectado al terminal negativo del circuito y el lado de tipo N conectado a la corriente positiva, no fluirá. Los electrones negativos en el material de tipo N son atraídos hacia el electrodo positivo. Los huecos positivos en el material de tipo P son atraídos hacia el electrodo negativo. No hay flujo de corriente a través de la unión porque los huecos y los electrones están cada uno moviéndose en el sentido equivocado. La zona de agotamiento, entonces, aumenta.
