TL; DR: el mecanismo QM llamado tunelización cuántica permite que los portadores de carga libre crucen la región de agotamiento y, por lo tanto, la corriente eléctrica fluya.
Los transistores generalmente se basan en (compuesto de) algo llamado unión p – n, así que expliquemos el principio al respecto. La unión pn tiene tres partes: región dopada p, región de agotamiento y región dopada n
(P) la región dopada con p contiene portadores de carga positiva gratuitos: agujeros,
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(N) la región n-dopada contiene portadores de carga negativa gratuitos: electrones,
(D) la región de agotamiento es aislante.
Estas tres partes se apilan juntas como -PDN- y sus dos extremos se pueden conectar al circuito eléctrico.
La unión pn puede estar en tres estados, dependiendo de cómo esté conectada al circuito eléctrico (con batería). Son de polarización cero (no conectados a la batería), polarización directa y polarización inversa . Dado que usted preguntó sobre el principio de QM que permite que los transitores funcionen, discutamos solo el sesgo hacia adelante donde ocurre toda la magia (magia QM).
Sesgo hacia adelante
El extremo P de la unión está conectado al terminal positivo y el extremo N está conectado al terminal negativo. En este estado, las fuerzas electromagnéticas actúan sobre los portadores positivos libres en la región dopada de manera que se empujan hacia la región dopada n y sobre los portadores de carga negativa libres en la región dopada de modo que se empujan hacia la región dopada p . Esto hace que la región de agotamiento (aislante) se haga más pequeña. A medida que se hace más pequeño, el mecanismo QM llamado tunelización cuántica permite que los portadores de carga libre crucen la región de agotamiento y, por lo tanto, la corriente eléctrica fluya a través de la unión pn .
Polarización inversa
El extremo P de la unión está conectado al terminal negativo y el extremo N está conectado al terminal positivo. Las fuerzas electromagnéticas están causando que los portadores de carga libre sean empujados más lejos de la región de agotamiento, lo que impide que el túnel cuántico surta efecto.
