1.โครงสร้างพื้นฐานของอะตอม

มุมมองอะตอมในยุคปัจจุบันประกอบด้วย นิวเคลียส (nucleus) ที่มีประจุบวกล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอน ในนิวเคลียสประกอบด้วยอนุภาคย่อยสองชนิดคือ : โปรตอน (proton) ซึ่งมีประจุบวก และ นิวตรอน (neutron) ซึ่งไม่มีประจุ ทั้งคู่ต่างมีมวลใกล้เคียงกัน แต่มีปริมาตรเล็กมากเมื่อเทียบกับปริมาตรทั้งหมดของอะตอม อิเล็กตรอนครอบครองพื้นที่ส่วนใหญ่ของอะตอม
ความสัมพันธ์ของอะตอมและนิวเคลียส
2.สารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์

สารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์เป็นสารที่มีคุณสมบัติอยู่ระหว่างตัวนำและฉนวน เช่น ซิลิกอน เยอรมันเนียม เทลลูเนียมเป็นต้น สารดังกล่าวเหล่านี้มีคุณสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำ คือมีจำนวนอิเล็กตรอนอิสระอยู่น้อยจึงไม่สามารถให้กระแสไฟฟ้าไหลเป็นจำนวนมาก

3.สารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์

สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์ เป็นสารที่เกิดขึ้นจากการเติมสารเจือปนลงไปในสารกึ่งตัวนำแท้ เช่น ซิลิกอน หรือเยอรมันเนียม เพื่อให้ได้สารกึ่งตัวนำที่มีสภาพการนำไฟฟ้าที่ดีขึ้น สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์นี้แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ สารกึ่งตัวนำประเภทเอ็น (N-Type) และสารกึ่งตัวนำประเภทพี (P-Type)

4.สารกึ่งตัวนำชนิด N (N-Type)

เป็นสารกึ่งตัวนำที่เกิดจากการจับตัวของอะตอมซิลิกอนกับอะตอมของสารหนู ทำให้มีอิเล็กตรอนเกินขึ้นมา 1 ตัว เรียกว่าอิเล็กตรอนอิสระซึ่งสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในก้อนผลึกนั้นจึงยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลได้เช่นเดียวกับตัวนำทั่วไป

5.สารกึ่งตัวนำชนิด P (P-Type)

เป็นสารกึ่งตัวนำที่เกิดจากการจับตัวของอะตอมซิลิกอนกับอะตอมของอะลูมิเนียม ทำให้เกิดที่ว่างซึ่งเรียกว่า โฮล (Hole) ขึ้นในแขนร่วมของอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนข้างโฮลจะเคลื่อนที่ไปอยู่ในโฮลทำให้ดูคล้ายกับโฮลเคลื่อนที่ได้จึงทำให้กระแสไหลได้

6.ไดโอด

ไดโอด(Diode) ถือเป็นอิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่ง ที่จำกัดทิศทางการไหลของประจุไฟฟ้า มันจะยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลในทิศทางเดียว และกั้นการไหลในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้นจึงอาจถือว่าไดโอดเป็นวาล์วตรวจสอบแบบอิเล็กทรอนิกส์อย่างหนึ่ง ซึ่งนับเป็นประโยชน์อย่างมากในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ใช้เป็นเรียงกระแสไฟฟ้าในวงจรภาคจ่ายไฟ เป็นต้น

7.ลักษณะของไดโอดไดโอด

เป็นอุปกรณ์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ p-n สามารถควบคุมให้กระแสไฟฟ้าจากภายนอกไหลผ่านตัวมันได้ทิศทางเดียว ไดโอดประกอบด้วยขั้ว 2 ขั้ว คือ แอโนด (Anode; A) ซึ่งต่ออยู่กับสารกึ่งตัวนำชนิด p และ แคโธด (Cathode; K) ซึ่งต่ออยู่กับสารกึ่งตัวนำชนิด n

8.การไบอัสตรง()

การจัดไบอัสตรงให้กับไดโอด จากที่ทราบมาแล้วว่าการทำงานของไดโอดถูกกำหนดโดยชนิดของขั้วไฟฟ้า จากรูปจะเห็นว่าขั้วลบของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าต่อเข้ากับ n-region และขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าต่อเข้ากับส่วนที่เป็น p-region ของไดโอด อิเล็กตรอนอิสระจะถูกผลักออกจากส่วน n-region เนื่องจากอิทธิพลของขั้วลบของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า และถูกดึงไปยังขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า การไหลของอิเล็กตรอนนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อขนาดของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ามากพอที่จะเอาชนะกำแพงแรงดันที่อยู่ที่บริเวณรอยต่อ ซึ่งสำหรับซิลิกอนไดโอดแรงดันของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าเท่ากับ 0.7 V หรือมากกว่า ในขณะที่เยอรมันเนียมไดโอดจะเท่ากับ 0.3 V หรือมากกว่า
ไดโอดจะยังคงนำกระแสอยู่ตลอดเวลาถ้ายังได้รับการไบอัสที่ถูกต้องอยู่ ทิศทางการไหลของกระแสทางตรง (Forward Current, IF) หรือเป็นกระแสอิเล็กตรอน ซึ่งจะไหลจากขั้วลบของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปยัง n-region และ p-region ตามลำดับ จากนั้นจึงไหลต่อไปยังขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า สำหรับการไหลของกระแสโฮลหรือที่เรียกว่า กระแสนิยม (Conventional Current) จะไหนในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการไหลของกระแสอิเล็กตรอน ดังแสดงในรูป (ข) จึงสรุปได้ว่า การไหลของกระแสอิเล็กตรอนจะไหลจากขั้วลบไปยังขั้วบวก ในขณะที่กระแสโฮลหรือกระแสนิยมจะไหลจากขั้วบวกไปยังขั้วลบ การที่ทราบถึงแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมไดโอด (Si = 0.7 V, Ge = 0.3 V) ขนาดของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าและค่าความต้านทานของวงจรก็สามารถคำนวณหาปริมาณกระแสทางตรงได้

9.การไบอัสกลับ()

การต่อไดโอดแบบไบอัสกลับ โดยการต่อขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าเข้ากับ n-region และขั้วลบเข้ากับ p-region ของไดโอด การต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าในลักษณะนี้จะทำให้อิเล็กตรอนอิสระใน n-region ถูกดึงให้เคลื่อนที่ไปยังขั้วบวก ในขณะเดียวกันโฮลก็จะถูกดึงจากขั้วลบเช่นกัน จากเหตุผลดังกล่าวจึงส่งผลให้บริเวณ Depletion Region ขยายกว้างมากขึ้น จนทำให้แรงดันไฟฟ้าภายในมีค่าเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าแต่มีขั้วตรงกันข้าม จึงส่งผลให้ไดโอดไม่นำกระแสไฟฟ้าในที่สุด

10.ลักษณะคุณสมบัติของไดโอด

ซีเนอร์ไดโอด คือ ไดโอดที่ผลิตขึ้นมาจากสารกึ่งตัวนำชนิด P และ N มาต่อชนกันมีลักษณะโครงสร้างเหมือนกับไดโอดธรรมดาแตกต่างกันตรงการโด๊ปสารกึ่งตัวนำชนิด P และ N ซึ่งจะโด๊ปมากกว่าปกติ ทำให้การใช้งานต่างจากไดโอดธรรมดาซึ่งไดโอดธรรมดาจะใช้งานในช่วงการจ่ายแรงดันไบอัสตรง ส่วนซีเนอร์ไดโอดจะใช้งานในลักษณะจ่ายแรงดันไบอัสกลับ เมื่อซีเนอร์ไดโอดได้รับไบอัสกลับถึงค่าแรงดันที่กำหนด ซีเนอร์ไดโอดจะนำกระแส และจะเกิด แรงดันตกคร่อมตัวเองคงที่ เช่น 6 V , 9 V , 12 V เป็นต้น แม้ว่าไดโอดในอุดมคติจะมีลักษณะคล้ายดังสวิตซ์ทางไฟฟ้า คือเมื่อเราให้ไบอัสตรงจะเหมือนกับสวิตซ์ปิดวงจร ( ON ) แต่ถ้าให้ไบอัสกลับจะเหมือนกับสวิตซ์เปิดวงจร ( OFF ) ซึ่งไดโอดเมื่อได้ไบอัสตรงจะมีกระแสไหลผ่านไดโอดได้สูง และมีแรงดันตกคร่อมไดโอดอยู่เล็กน้อยประมาณ 0.2 หรือ 0.6 โวลต์ ส่วนขณะที่ไบอัสกลับจะมีกระแสไหลผ่านน้อยมากเพียงไม่กี่ไมโครแอมป์

11.การทดสอบไดโอดด้วยโอห์มมิเตอร์

การตรวจหาขาของไดโอดหรือการตรวจสอบว่าไดโอดนั้นใช้งานได้หรือไม่ ทำได้อย่างง่ายโดยการใช้โอห์มิเตอร์ เนื่องจากไดโอดนั้นเมื่อได้รับแรงไฟไบอัสตรงจะยอมให้กระแสไหลผ่าน แสดงว่าค่าความต้านทานของไดโอดมีค่าต่ำ ( โดยทั่วไปค่าความต้านทานนี้เรียกว่า ความต้านทานด้านไบอัสตรง ปกติมีค่าประมาณ 70 ) แต่เมื่อไดโอดได้รับแรงไฟไบอัสกลับจะไม่มีกระแสไหลผ่านไดโอดเหมือนกับว่าความต้านทานของไดโอดมีค่าสูงมาก ( โดยทั่วไปค่าความต้านทานของไดโอดเมื่อได้รับไบอัสกลับ จะมีค่าอยู่ระหว่าง 500 K ถึง

12.การทดสอบไดโอดด้วยมัลติมิเตอร์แบบอนาล็อก

การทดสอบไดโอดด้วยมัลติมิเตอร์แบบแอนะลอก กระทำได้โดยการตั้งย่านวัดความต้านทานในย่าน R x 10 เพื่อวัดความต้านทานไบอัสตรง โดยต่อขั้วไฟบวก ( มิเตอร์ตระกูล Sanwa ไฟบวกจะออกจากขั้วลบของมิเตอร์ ) ของมิเตอร์เข้ากับขาแอโนด และต่อขั้วไฟลบของมัลติมิเตอร์เข้ากับขาแคโถด จะเห็นว่าเข็มของมิเตอร์ชี้ไปที่ค่าความต้านทานต่ำประมาณ 70 จากนั้นให้ปรับย่านวัดไปย่าน R x 10K เพื่อวัดความต้านทานไบอัสกลับของไดโอด โดยต่อขั้วมัลติมิเตอร์กลับจากเดิม คือ ต่อไฟบวกของมัลติมิเตอร์เข้ากับขาแคโถดและต่อขั้วไฟลบของมัลติมิเตอร์เข้ากับขาแอโนด เข็มมัลติมิเตอร์จะชี้ที่ค่าความต้านทานสูงมาก ( เข็มมิเตอร์ไม่กระดิก ) หรือค่าอนันต์ ( Infinity , ) ในไดโอดชนิดซิลิกอน และประมาณ 500 K ในไดโอดชนิดเยอรมันเนียม

13.การทดสอบไดโอดด้วยมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล

การทดสอบไดโอดด้วยมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล ให้ตั้งย่านวัดไดโอด โดยวัดขั้วทั้งสองของไดโอดด้วยไบอัสตรง คือ ให้ขั้วไฟลบ ( มิเตอร์ดิจิตอล ขั้วไฟลบออกจากขั้วลบของมิเตอร์ ) ของมิเตอร์ต่อกับแคโถดและขั้วไฟบวกของมิเตอร์ต่อกับขาแอโนด มิเตอร์จะแสดงค่าแรงดันตกคร่อมรอยต่อของไดโอด ( แรงดันคัทอิน ) โดยแสดงค่าแรงดัน 0.6 ในไดโอดชนิดซิลิกอนและแสดงค่า 0.2 ในไดโอดชนิดเยอรมันเนียม

14.การตรวจเช็คไดโอด

การวัดและตรวจสอบไดโอด จะมีพิจารณากันอยู่ 3 ลักษณะ คือ
1. ไดโอดขาด ( Open ) หมายถึง รอยต่อระหว่างสารพี-เอ็นเปิดออกจากกัน ทำให้ไดโอดไม่สามารถนำกระแสได้ ทั้งในกรณีไบอัสตรงและไบอัสกลับ ( เข็มมิเตอร์ไม่กระดิกทั้งสองครั้ง )
2. ไดโอดลัดวงจร ( Shot ) หมายถึง รอยต่อระหว่างสารพี-เอ็นเกิดการพังทลายเข้าหากัน ไดโอดจะนำกระแสทั้งในกรณีไบอัสตรงและไบอัสกลับ ( เข็มมิเตอร์ขึ้นทั้งสองครั้ง )
3. ไดโอดรั่วไหล ( Leakage ) หมายถึง การวัดไดโอดในลักษณะไบอัสกลับ โดยใช้ค่าแรงดันจากโอห์มมิเตอร์ซึ่งมีค่าแรงดันต่ำกว่าค่าแรงดันพังทลายของไดโอด ก็มีกระแสไหลแล้ว ไดโอดชนิดเยอรมันเนียมเมื่อถูกไบอัสกลับจะมีค่าความต้านทานประมาณ 400 K - 500 K ซึ่งมีกระแสรั่วไหลมากกว่าไดโอดชนิดซิลิกอน โดยไดโอดชนิดซิลิกอนเมื่อถูกไบอัสกลับจะมีค่าความต้านทานเป็นอนันต์ ( เข็มมิเตอร์ไม่กระดิก )