دیود ساده ترین وسیله نیمه رساناست. نیمه رساناها موادی هستند که توانایی های متفاوتی برای هدایت جریان الکتریکی دارند. اغلب نیمه رساناها از رساناهایی تشکیل شده اند که دارای مقدار زیادی ناخالصی (اتم های یک ماده دیگر) هستند که با آنها افزوده شده. به پروسه اضافه شدن دوپینگ گفته می شود.

در ال ای دی ها ماده رسانا معمولا از آلیاژ آلومینوم-گالیوم-آرسناید (AlGaAs) تشکیل شده است. در آلیاژ خالص آلومینوم-گالیوم-آرسناید، تمامی اتم ها به طور کامل به همسایه هایشان زنجیر شده اند و هیچ فضایی برای الکترون های آزاد جهت هدایت جریان الکتریکی باقی نگذاشته اند. در ماده دوپینگ شده، اتم های اضافی این تعادل را با اضافه کردن الکترون های آزاد اضافی و یا با ایجاد حفره ها به هم میزنند. هر کدام از این تغییرات باعث می شود که ماده رسانایی بیشتری به دست آورد.  ال ای دی hg

یک نیمه رسانا با الکترون های اضافی ماده نوع N نامگذاری می شود زیرا دارای ذرات اضافی با بار الکتریکی منفی است. در ماده نوع N الکترون های آزاد از حوزه با بار منفی با حوزه با بار مثبت حرکت می کند.

image04

یک نیمه رسانا با حفره های اضافی ماده نوع P نامگذاری می شود زیرا دارای ذرات اضافی با بار الکتریکی مثبت است. الکترون ها می توانند از یک حفره به دیگری بپرند و از حوزه با بار منفی به حوزه با بار مثبت بروند. در نتیجه، این طور به نظر میرسد که حفره از حوزه با باز مثبت به حوزه با بار منفی جابه جا شده اند.

image00

هر دیود از قسمتی با ماده نوع N و قسمتی با ماده نوع P تشکیل شده که به هم پیوسته اند و در انتهای هر سمت یک الکترود وجود دارد. این ترتیب قرار گرفتن مواد باعث می شود جریان الکتریکی فقط در یک جهت حرکت کند. وقتی هیچ ولتاژی به دیود اعمال نمی شود، الکترون های ماده نوع N در نزدیکی محل اتصال حفره های موجود در ماده نوع P را پر می کنند و یک ناحیه تخلیه بوجود می آورند. در ناحیه تخلیه ماده نیمه رسانا به حالت عایق اولیه اش باز میگردد و همه حفره هایش پر می شوند و هیچ الکترون آزادی نمی ماند و جریان الکتریکی برقرار نمی گردد.

برای رهایی از ناحیه تخلیه، باید الکترون ها از ناحیه N به ناحیه P بروند و حفره ها نیز در مسیر برعکس حرکت کنند، به این منظور باید سمت نوع N به قطب منفی و سمت نوع P به قطب مثبت وصل شوند. الکترون های آزاد سمت نوع N توسط الکترود منفی دفع و توسط الکترود مثبت جذب می شوند. حفره های ماده نوع P در مسیر برعکس حرکت می کنند. وقتی اختلاف ولتاژ بین دو طرف به اندازه کافی زیاد شود الکترون های داخل ناحیه تخلیه نیز از داخل حفره های خارج شده و آزادانه حرکت می کنند. ناحیه تخلیه ناپدید می شود و بار الکتریکی در دیود حرکت می کند.

چنانچه سمت نوع P را به قطب منفی و نوع N را به قطب مثبت وصل کنید، جریان در جهت برعکس جاری نخواهد شد. الکترون های منفی در سمت ماده نوع N جذب الکترود مثبت می شوند و حفره های ماده نوع P جذب الکترود مثبت می گردند و در نتیجه هیچ جریانی در محل اتصال برقرار نمی شود و ناحیه تخلیه بزرگ تر از پیش می گردد.