En un transistor bipolar, el emisor tiene un dopaje mucho más alto que la base. Cuando aplica una polarización directa al diodo emisor de base, la corriente fluirá y, debido al mayor dopaje en el emisor, fluyen muchos más electrones desde el emisor hacia la base que los orificios desde la base hacia el emisor.
La corriente en un semiconductor puede fluir a través de dos mecanismos principales: hay corriente de "deriva", donde un campo eléctrico acelera electrones en una determinada dirección. 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 hacia áreas de menor concentración, al igual que el agua que penetra en una esponja. Sin embargo, esos electrones difusos no pueden moverse para siempre ya que, en algún momento, golpearán un agujero y se recombinarán. Eso significa que los electrones difusos (libres) en un semiconductor tienen una vida media y una 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 diodos crea su región de agotamiento.
Ahora, si el diodo emisor de base está polarizado hacia adelante, la región de agotamiento del diodo 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 manera que la longitud de difusión de esos electrones es más larga que la base, muchos de esos electrones pueden difundirse directamente a través de la base sin recombinarse y salir al colector, efectivamente "haciendo un túnel". 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 el voltaje de polarización directa del diodo del colector de base, lo que hace que se "acumulen" en el colector, disminuyendo el voltaje allí, hasta que puedan superar el voltaje unión base-colector 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 deriva de electrones hacia la región de agotamiento, cambiando la concentración de electrones en el cristal, lo que resulta en una corriente de difusión que fluye a través del base. Si bien los electrones individuales están influenciados por los campos eléctricos creados por los voltajes en los terminales del transistor, ellos mismos no tienen voltaje, solo niveles de energía. Dentro de una parte del cristal que generalmente tiene 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 en reversa, 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 esta ruta sea menos favorable para los electrones que en el transistor no invertido, por lo que más electrones fluyen directamente de la base y la ganancia es menor.
