Bajo equilibrio termico

En ausencia de un campo eléctrico externo, el semiconductor tipo-n se encuentra en equilibrio térmico. La concentración de electrones y huecos es constante en todo el material y no hay movimiento neto de portadores de carga. La energía del borde de la banda de conducción , el nivel de Fermi , el nivel intrínseco  y el borde de la banda de valencia  son planos a lo largo de la dirección x, indicando que no hay campo eléctrico interno y, por tanto, no existe un flujo neto de corriente.

Bajo la influencia de un campo eléctrico

Cuando se aplica un voltaje positivo al contacto derecho del semiconductor, se establece un campo eléctrico constante en la dirección negativa de x. Como resultado:

1. Inclinación de los niveles de energía: Los niveles de energía se inclinan linealmente con la posición x. Esta inclinación indica la presencia del campo eléctrico.
2. Desplazamiento de electrones: Los electrones (carga negativa) experimentan una fuerza en la dirección opuesta al campo eléctrico y, por tanto, se mueven hacia la derecha.
3. Energía Cinética: Los electrones ganan energía cinética mientras se mueven cuesta abajo (hacia la derecha) en el diagrama de bandas. Cuando colisionan con la red cristalina, pierden esta energía y reinician el proceso.
4. Movimiento de huecos: Los huecos (cargas positivas) se mueven en la dirección del campo eléctrico (hacia la izquierda), lo cual es equivalente a los electrones moviéndose en sentido contrario.