P–n diode
આ લેખ પી-એન જંક્શન અથવા ડાયોડ લેખમાં જોવા મળે છે તેના કરતાં પી-એન ડાયોડ વર્તનનું વધુ વિગતવાર સમજૂતી પ્રદાન કરે છે. પી-એન ડાયોડ એ પી-એન જંકશન પર આધારિત સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડનો એક પ્રકાર છે. ડાયોડ માત્ર એક જ દિશામાં પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે, અને તે પી-પ્રકારનાં અર્ધચાલક સ્તરને એન-પ્રકારનાં અર્ધચાલક સ્તર સાથે જોડીને બનાવવામાં આવે છે. સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડના બહુવિધ ઉપયોગો છે જેમાં વૈકલ્પિક પ્રવાહને સીધા પ્રવાહમાં સુધારવા, રેડિયો સંકેતોની શોધમાં અને પ્રકાશનું ઉત્સર્જન અને શોધનો સમાવેશ થાય છે. માળખું આકૃતિ પી. એન. સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ માટે ઉપયોગમાં લેવાતી ઘણી સંભવિત રચનાઓમાંથી બે દર્શાવે છે, બંને વોલ્ટેજ વધારવા માટે અનુકૂળ છે જે ઉપકરણો રિવર્સ બાયસમાં ટકી શકે છે. ટોચનું માળખું નજીકના એન-સ્તરની બાજુમાં પી +-પ્રદેશની તીવ્ર વળાંકને ટાળવા માટે મેસાનો ઉપયોગ કરે છે. નીચેનું માળખું મોટા અંતર પર વોલ્ટેજને ફેલાવવા અને વિદ્યુત ક્ષેત્રને ઘટાડવા માટે પી +-સ્તરના તીક્ષ્ણ ખૂણાની ધાર પર હળવા ડોપ્ડ પી-ગાર્ડ-રિંગનો ઉપયોગ કરે છે. (એન + અથવા એન-જેવી સુપરસ્ક્રિપ્ટ્સ ભારે અથવા હળવા અશુદ્ધિ ડોપિંગ સ્તરનો સંદર્ભ આપે છે.) વિદ્યુત વર્તણૂક આદર્શ ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસ ધ્રુવીયતા માટે શૂન્ય પ્રતિકાર ધરાવે છે, અને રિવર્સ વોલ્ટેજ ધ્રુવીયતા માટે અનંત પ્રતિકાર (શૂન્ય પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે) ધરાવે છે; જો વૈકલ્પિક વર્તમાન સર્કિટમાં જોડાયેલ હોય, તો અર્ધચાલક ડાયોડ વિદ્યુત સુધારક તરીકે કાર્ય કરે છે. સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ આદર્શ નથી. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, જ્યાં સુધી બિન-શૂન્ય ઘૂંટણના વોલ્ટેજ (અથવા ટર્ન-ઓન, કટ-ઇન અથવા થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ) સુધી પહોંચી ન જાય ત્યાં સુધી ડાયોડ નોંધપાત્ર રીતે સંચાલિત થતું નથી, જેનું મૂલ્ય સેમિકન્ડક્ટર (સૂચિબદ્ધ) પર આધારિત હોય છે. આ વોલ્ટેજની ઉપર વર્તમાન-વોલ્ટેજ વળાંકનો ઢોળાવ અનંત નથી (પ્રતિકાર પર શૂન્ય નથી). વિપરીત દિશામાં ડાયોડ બિન-શૂન્ય લિકેજ પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે (આંકડામાં નાના પાયે અતિશયોક્તિભર્યા) અને બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજની નીચે પૂરતા પ્રમાણમાં મોટા રિવર્સ વોલ્ટેજ પર વધુ નકારાત્મક રિવર્સ વોલ્ટેજ સાથે પ્રવાહ ખૂબ જ ઝડપથી વધે છે. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ચાલુ અથવા બંધ પ્રતિકાર એ પસંદ કરેલા પૂર્વગ્રહ બિંદુ પર વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાના પારસ્પરિક ઢોળાવ છેઃ જ્યાં પ્રતિકાર છે અને પૂર્વગ્રહ ઓપરેશનમાં ડાયોડ વોલ્ટેજ પરિવર્તનને અનુરૂપ વર્તમાન ફેરફાર છે. "અચાનક" નો અર્થ એ છે કે પી-અને એન-પ્રકારનો ડોપિંગ પ્લેન પર એક સ્ટેપ ફંક્શન વિસંગતતા દર્શાવે છે જ્યાં તેઓ એકબીજાનો સામનો કરે છે. તેનો ઉદ્દેશ વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવતી આકૃતિમાં વિવિધ પૂર્વગ્રહ પ્રથાઓને સમજાવવાનો છે. બેન્ડ-બેન્ડિંગ આકૃતિઓનો ઉપયોગ કરીને કામગીરીનું વર્ણન કરવામાં આવે છે જે દર્શાવે છે કે કેવી રીતે સૌથી ઓછી વહન બેન્ડ ઊર્જા અને સૌથી વધુ સંયોજકતા બેન્ડ ઊર્જા વિવિધ પૂર્વગ્રહ પરિસ્થિતિઓમાં ડાયોડની અંદરની સ્થિતિ સાથે બદલાય છે. વધારાની ચર્ચા માટે, લેખો સેમિકન્ડક્ટર અને બેન્ડ આકૃતિ જુઓ. શૂન્ય પૂર્વગ્રહ આકૃતિ પી-એન ડાયોડ માટે બેન્ડ બેન્ડિંગ આકૃતિ દર્શાવે છે; એટલે કે, વહન બેન્ડ (ઉપરની રેખા) અને સંયોજકતા બેન્ડ (નીચલી રેખા) માટે બેન્ડ ધાર પી-પ્રકારની સામગ્રી (ડાબી બાજુ) અને એન-પ્રકારની સામગ્રી (જમણી બાજુ) વચ્ચેના જંક્શનની બંને બાજુએ સ્થિતિનું કાર્ય તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. જ્યારે સમાન સેમિકન્ડક્ટરના પી-પ્રકાર અને એન-પ્રકારનો વિસ્તાર એકસાથે લાવવામાં આવે છે અને બે ડાયોડ સંપર્કો શોર્ટ-સર્કિટ થાય છે, ત્યારે ફર્મી અર્ધ-ઓક્યુપન્સી સ્તર (ડેશ્ડ આડી સીધી રેખા) સ્થિર સ્તરે સ્થિત હોય છે. આ સ્તર એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે જંકશનની બંને બાજુએ ફિલ્ડ-ફ્રી બલ્કમાં છિદ્ર અને ઇલેક્ટ્રોનનો કબજો સાચો છે. (તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, ઇલેક્ટ્રોન માટે એન-બાજુ છોડવી અને જગ્યાને વ્યવસ્થિત કરવા માટે શોર્ટ સર્કિટ દ્વારા પી-બાજુની મુસાફરી કરવી જરૂરી નથી. જો કે, સપાટ ફર્મી સ્તર માટે પી-પ્રકારની બાજુના બેન્ડને એન-પ્રકારની બાજુના અનુરૂપ બેન્ડ કરતાં વધુ આગળ વધવાની જરૂર પડે છે, જે φB દ્વારા લેબલ થયેલ બેન્ડ ધારમાં એક પગલું (અથવા અવરોધ) બનાવે છે. આ પગલું પી-બાજુ પર ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતાને એન-બાજુ કરતાં નાનું બોલ્ટઝમેન પરિબળ બનવા માટે દબાણ કરે છે, જે પી-પ્રદેશમાં ઇલેક્ટ્રોનની નીચી ઘનતાને અનુરૂપ છે. પ્રતીક થર્મલ વોલ્ટેજને સૂચવે છે, જેને T = 290 કેલ્વિન (ઓરડાના તાપમાને) તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, થર્મલ વોલ્ટેજ આશરે 25 mV છે. તેવી જ રીતે, એન-બાજુ પર છિદ્રની ઘનતા એ પી-બાજુ કરતા નાનું બોલ્ટઝમેન પરિબળ છે. જંકશનમાં લઘુમતી વાહક ઘનતામાં આ પારસ્પરિક ઘટાડો વાહક ઘનતાના પી. એન.-ઉત્પાદનને સંતુલનમાં ડાયોડની અંદર કોઈપણ સ્થાને રહેવા માટે દબાણ કરે છે. જ્યાં અને અનુક્રમે પી-બાજુ અને એન-બાજુ પર જથ્થાબંધ બહુમતી વાહક ઘનતા છે. બેન્ડ ધારમાં આ પગલાના પરિણામે, જંકશન નજીકનો અવક્ષય વિસ્તાર છિદ્રો અને ઇલેક્ટ્રોન બંનેથી ક્ષીણ થઈ જાય છે, જે લગભગ કોઈ મોબાઇલ ચાર્જ વિના અવાહક પ્રદેશ બનાવે છે. જોકે, ડોપન્ટ આયનોને કારણે સ્થિર, સ્થિર ચાર્જ હોય છે. અવક્ષય સ્તરમાં મોબાઇલ ચાર્જની નજીકની ગેરહાજરીનો અર્થ એ છે કે હાજર મોબાઇલ ચાર્જ ડોપન્ટ આયનો દ્વારા યોગદાન આપતા સ્થિર ચાર્જને સંતુલિત કરવા માટે અપૂરતા છેઃ સ્વીકારનાર ડોપન્ટને કારણે પી-પ્રકાર બાજુ પર નકારાત્મક ચાર્જ અને દાતા ડોપન્ટને કારણે એન-પ્રકાર બાજુ પર હકારાત્મક ચાર્જ તરીકે. આ ચાર્જને કારણે આ પ્રદેશમાં એક વિદ્યુત ક્ષેત્ર છે, જે પોઈસનના સમીકરણ દ્વારા નક્કી થાય છે. અવક્ષય ક્ષેત્રની પહોળાઈ સમાયોજિત થાય છે જેથી પી-બાજુ પર નકારાત્મક સ્વીકારનાર ચાર્જ એન-બાજુ પર હકારાત્મક દાતા ચાર્જને બરાબર સંતુલિત કરે છે, તેથી બંને બાજુ અવક્ષય ક્ષેત્રની બહાર કોઈ વિદ્યુત ક્ષેત્ર નથી. આ બેન્ડ રૂપરેખાંકનમાં કોઈ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવતો નથી અને ડાયોડમાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી. ડાયોડ દ્વારા પ્રવાહને દબાણ કરવા માટે આગળનો પૂર્વગ્રહ લાગુ કરવો આવશ્યક છે, જેમ કે આગળ વર્ણવેલ છે. ફોરવર્ડ બાયસમાં, બેટરીનું પોઝિટિવ ટર્મિનલ પી-પ્રકારની સામગ્રી સાથે જોડાયેલું હોય છે અને નેગેટિવ ટર્મિનલ એન-પ્રકારની સામગ્રી સાથે જોડાયેલું હોય છે જેથી છિદ્રોને પી-પ્રકારની સામગ્રીમાં અને ઇલેક્ટ્રોનને એન-પ્રકારની સામગ્રીમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે. એન-પ્રકારની સામગ્રીમાં ઇલેક્ટ્રોનને તે બાજુના બહુમતી વાહક કહેવામાં આવે છે, પરંતુ જે ઇલેક્ટ્રોન તેને પી-પ્રકારની બાજુ બનાવે છે તેને લઘુમતી વાહક કહેવામાં આવે છે. સમાન વર્ણનકર્તા છિદ્રોને લાગુ પડે છેઃ તેઓ પી-પ્રકાર બાજુ પર બહુમતી વાહક છે, અને એન-પ્રકાર બાજુ પર લઘુમતી વાહક છે. ફોરવર્ડ બાયસ બે બલ્ક હાફ-ઓક્યુપન્સી સ્તરોને લાગુ કરેલા વોલ્ટેજની માત્રા દ્વારા અલગ કરે છે, જે પી-પ્રકારની બલ્ક બેન્ડ ધારને અલગ કરીને એન-પ્રકારની ઊર્જાની નજીક રહે છે. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, પટ્ટાની ધારમાં પગલું લાગુ વોલ્ટેજ દ્વારા ઘટાડવામાં આવે છે (પટ્ટાના વળાંકની આકૃતિ વોલ્ટના એકમોમાં બનાવવામાં આવે છે, તેથી કોઈ ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થતો દેખાતો નથી.) ફોરવર્ડ બાયસ હેઠળ, p-બાજુથી n-બાજુએ છિદ્રો અને n-બાજુથી p-બાજુએ વિરુદ્ધ દિશામાં ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રસરણ પ્રવાહ (જે સાંદ્રતા ઢાળ દ્વારા સંચાલિત પ્રવાહ છે) વહે છે. આ સ્થાનાંતરણને ચલાવતા ઢાળને નીચે પ્રમાણે ગોઠવવામાં આવે છેઃ ઇન્ટરફેસથી દૂરના જથ્થામાં, લઘુમતી વાહકોની સાંદ્રતા બહુમતી વાહકોની તુલનામાં ખૂબ ઓછી હોય છે, ઉદાહરણ તરીકે, પી-બાજુ પર ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતા (જ્યાં તેઓ લઘુમતી વાહકો હોય છે) એ એન-બાજુ (જ્યાં તેઓ બહુમતી વાહકો હોય છે) કરતા ઓછું પરિબળ છે. બીજી બાજુ, ઇન્ટરફેસની નજીક, વોલ્ટેજનો ઉપયોગ બેન્ડની ધારમાં પગલાંને ઘટાડે છે અને જથ્થાબંધ મૂલ્યોની ઉપર બોલ્ટઝમેન પરિબળ દ્વારા લઘુમતી વાહક ઘનતામાં વધારો કરે છે. જંકશનની અંદર, પીએન-પ્રોડક્ટને સંતુલન મૂલ્યથી ઉપર વધારીને આ પ્રમાણે કરવામાં આવે છેઃ પ્રસરણને ચલાવતો ઢાળ એ અવરોધ પર મોટી વધારાની લઘુમતી વાહક ઘનતા અને જથ્થામાં ઓછી ઘનતા વચ્ચેનો તફાવત છે, અને તે ઢાળ લઘુમતી વાહકોના પ્રસરણને ઇન્ટરફેસમાંથી જથ્થામાં ચલાવે છે. ઇન્જેક્ટેડ લઘુમતી વાહકોની સંખ્યામાં ઘટાડો થાય છે કારણ કે તેઓ પુનઃસંયોજન પદ્ધતિઓ દ્વારા જથ્થામાં મુસાફરી કરે છે જે જથ્થાબંધ મૂલ્યો તરફ વધારાની સાંદ્રતાને ચલાવે છે. પુનઃસંયોજન બહુમતી વાહક સાથે સીધી અથડામણ દ્વારા થઈ શકે છે, બંને વાહકનો નાશ કરી શકે છે, અથવા પુનઃસંયોજન-ઉત્પાદન કેન્દ્ર દ્વારા થઈ શકે છે, એક ખામી જે વારાફરતી છિદ્રો અને ઇલેક્ટ્રોનને ફસાવતી હોય છે, પુનઃસંયોજનમાં મદદ કરે છે. લઘુમતી વાહકો મર્યાદિત જીવનકાળ ધરાવે છે, અને આ જીવનકાળ બદલામાં તેઓ બહુમતી વાહક બાજુથી લઘુમતી વાહક બાજુ, કહેવાતી પ્રસરણ લંબાઈમાં કેટલા દૂર ફેલાઈ શકે છે તે મર્યાદિત કરે છે. પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડમાં, ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રોના પુનઃસંયોજન સાથે સંયોજકતા અને વહન બેન્ડ વચ્ચેના ઊર્જા અંતર સાથે સંબંધિત તરંગલંબાઇના પ્રકાશનું ઉત્સર્જન થાય છે, તેથી ડાયોડ આગળના પ્રવાહના એક ભાગને પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત કરે છે. ફોરવર્ડ બાયસ હેઠળ, છિદ્રો અને ઇલેક્ટ્રોન માટેની અર્ધ-ઓક્યુપન્સી રેખાઓ સમગ્ર ઉપકરણમાં સપાટ રહી શકતી નથી કારણ કે તે સંતુલનમાં હોય ત્યારે હોય છે, પરંતુ અર્ધ-ફર્મી સ્તર બની જાય છે જે સ્થિતિ અનુસાર બદલાય છે. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઇલેક્ટ્રોન અર્ધ-ફર્મી સ્તર સ્થિતિ સાથે બદલાય છે, એન-બલ્કમાં અર્ધ-ઓક્યુપન્સી સંતુલન ફર્મી સ્તરથી, પી-બલ્કમાં ઊંડા છિદ્રો માટે અર્ધ-ઓક્યુપન્સી સંતુલન સ્તર પર. છિદ્ર અર્ધ-ફર્મિ સ્તર વિપરીત કરે છે. જથ્થાબંધ સામગ્રીમાં ઊંડાણ સિવાય બે અર્ધ-ફર્મિ સ્તરો એક સાથે મળતા નથી. આ આંકડો દર્શાવે છે કે બહુમતી વાહક ઘનતા તેમની સંબંધિત જથ્થાબંધ સામગ્રીમાં બહુમતી વાહક ઘનતાના સ્તરથી ઘટીને અવરોધની ટોચ પર નાના પરિબળ સ્તર પર આવી જાય છે, જે સંતુલન મૂલ્યથી આગળના ડાયોડ પૂર્વગ્રહની માત્રા દ્વારા ઘટાડવામાં આવે છે કારણ કે આ અવરોધ વિરુદ્ધ ડોપ્ડ સામગ્રીમાં સ્થિત છે, અવરોધ સ્થિતિ પર ઇન્જેક્ટ કરેલા વાહકો હવે લઘુમતી વાહક છે. જેમ જેમ પુનઃસંયોજન પકડ લે છે તેમ, લઘુમતી વાહકની ઘનતા જથ્થાબંધ લઘુમતી વાહક માટે તેમના સંતુલન મૂલ્યોની ઊંડાઈ સાથે ઘટી જાય છે, જે ઈન્જેક્શન પહેલાં બહુમતી વાહક તરીકે તેમની જથ્થાબંધ ઘનતા કરતાં નાનું પરિબળ છે. આ તબક્કે અર્ધ-ફર્મી સ્તરો બલ્ક ફર્મી સ્તરની સ્થિતિમાં ફરી જોડાય છે. બેન્ડ ધારમાં ઘટાડેલા પગલાનો અર્થ એ પણ છે કે આગળના પૂર્વગ્રહ હેઠળ અવક્ષય પ્રદેશ સાંકડો થાય છે કારણ કે તેમાં p-બાજુથી છિદ્રો અને n-બાજુથી ઇલેક્ટ્રોન ધકેલવામાં આવે છે. સરળ p-n ડાયોડમાં વાહક ઘનતામાં ઘાતાંકીય વધારાને કારણે ફોરવર્ડ બાયસ વોલ્ટેજ સાથે ફોરવર્ડ કરંટ ઝડપથી વધે છે, તેથી લાગુ કરેલા વોલ્ટેજના ખૂબ જ નાના મૂલ્યો પર હંમેશા થોડો કરંટ હોય છે. જો કે, જો કોઈને કોઈ ચોક્કસ વર્તમાન સ્તરમાં રસ હોય, તો તે વર્તમાન સ્તર સુધી પહોંચતા પહેલા તેને "ઘૂંટણ" વોલ્ટેજની જરૂર પડશે (સિલિકોન ડાયોડ માટે ~ 0.7 વી, અન્ય અહીં સૂચિબદ્ધ છે). ઘૂંટણની ઉપર, પ્રવાહ ઝડપથી વધતો રહે છે. કેટલાક ખાસ ડાયોડ, જેમ કે કેટલાક વેરૅક્ટર, આગળની દિશામાં કેટલાક ઘૂંટણના વોલ્ટેજ સુધી નીચા પ્રવાહ સ્તરને જાળવવા માટે ઇરાદાપૂર્વક ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે. રિવર્સ બાયસમાં છિદ્રો માટેનું ઓક્યુપન્સી સ્તર ફરીથી બલ્ક પી-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટરના સ્તરે રહેવાનું વલણ ધરાવે છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન માટેનું ઓક્યુપન્સી સ્તર બલ્ક એન-પ્રકાર માટે તેને અનુસરે છે. આ કિસ્સામાં, પી-પ્રકાર બલ્ક બેન્ડ ધારને એન-પ્રકાર બલ્કની તુલનામાં રિવર્સ બાયસ દ્વારા ઊભા કરવામાં આવે છે જેથી લાગુ કરેલા વોલ્ટેજ દ્વારા નિર્ધારિત ઊર્જા દ્વારા બે બલ્ક ઓક્યુપન્સી સ્તરો ફરીથી અલગ કરવામાં આવે છે. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, આ વર્તણૂકનો અર્થ એ છે કે બેન્ડની ધારમાં પગલું વધારીને પી-બાજુ પર છિદ્રો અને એન-બાજુ પર ઇલેક્ટ્રોન ખેંચાય છે ત્યારે અવક્ષય વિસ્તાર પહોળો થાય છે. જ્યારે રિવર્સ બાયસ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે અવક્ષય પ્રદેશમાં વિદ્યુત ક્ષેત્ર વધે છે, જે શૂન્ય બાયસ કેસ કરતાં ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રોને વધુ દૂર ખેંચે છે. આમ, કોઈપણ પ્રવાહ જે વહે છે તે આ પ્રદેશમાં ઉત્પાદન-સંયોજન ખામીને કારણે અવક્ષય ક્ષેત્રની અંદર વાહક ઉત્પાદનની ખૂબ જ નબળી પ્રક્રિયાને કારણે છે. તે ખૂબ જ નાનો પ્રવાહ રિવર્સ બાયસ હેઠળ લિકેજ પ્રવાહનો સ્રોત છે. ફોટોડાયોડમાં, ઘટના પ્રકાશ દ્વારા અવક્ષય પ્રદેશમાં છિદ્રો અને ઇલેક્ટ્રોનની રચનાનો ઉપયોગ કરીને વિપરીત પ્રવાહ રજૂ કરવામાં આવે છે, આમ ઘટના પ્રકાશના એક ભાગને વિદ્યુત પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરે છે. જ્યારે રિવર્સ બાયસ ખૂબ મોટો થઈ જાય છે, બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ સુધી પહોંચે છે, ત્યારે અવક્ષય પ્રદેશમાં ઉત્પાદન પ્રક્રિયા ઝડપી બને છે જે હિમપ્રપાતની સ્થિતિ તરફ દોરી જાય છે જે ભાગે છે અને ડાયોડનો નાશ કરી શકે છે. ડાયોડનો નિયમ આદર્શ પી. એન. ડાયોડનું ડીસી કરંટ-વોલ્ટેજ વર્તન શોકલી ડાયોડ સમીકરણ દ્વારા સંચાલિત થાય છેઃ ડાયોડમાં ડીસી વોલ્ટેજ ક્યાં છે. તે રિવર્સ સેચ્યુરેશન કરંટ છે, જે ડાયોડ રિવર્સ બાયસ્ડ હોય ત્યારે વહેતો કરંટ છે (એટલે કે, મોટો અને નકારાત્મક હોય છે). આદર્શ ડાયોડ કાયદા દ્વારા આગાહી કરતાં વૃદ્ધિનો ધીમો દર મોડેલ કરવા માટે રજૂ કરાયેલ આદર્શ પરિબળ છે. T = 290 કેલ્વિન પર આશરે 25 mV જેટલું થર્મલ વોલ્ટેજ છે. આ સમીકરણ વધુ પડતું વિપરીત લિકેજ અથવા ભંગાણ જેવી બિન-આદર્શ વર્તણૂકનું પ્રતિકૃતિ નથી. આ સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને, પ્રતિકાર પરનો ડાયોડ જેટલો ઊંચો પ્રવાહ હોય તેટલો ઓછો પ્રતિકાર દર્શાવે છે. નોંધઃ વિભેદક અથવા સમય બદલાતા ડાયોડ પ્રવાહ અને વોલ્ટેજનો સંદર્ભ આપવા માટે, લોઅરકેસ અને નો ઉપયોગ થાય છે. ક્ષમતા પી-એન ડાયોડની એન અને પી બાજુઓ વચ્ચેનું અવક્ષય સ્તર એક અવાહક ક્ષેત્ર તરીકે કામ કરે છે જે બે ડાયોડ સંપર્કોને અલગ કરે છે. આમ, રિવર્સ બાયસમાં ડાયોડ અવક્ષય-સ્તર કેપેસિટન્સ દર્શાવે છે, જેને કેટલીકવાર વધુ અસ્પષ્ટ રીતે જંકશન કેપેસિટન્સ કહેવામાં આવે છે, જે સંપર્કો વચ્ચે ડાઇલેક્ટ્રિક સ્પેસર સાથે સમાંતર પ્લેટ કેપેસિટર જેવું જ હોય છે. રિવર્સ બાયસમાં ઘટાડાના સ્તરની પહોળાઈ વધતા રિવર્સ બાયસ સાથે પહોળી થાય છે અને તે મુજબ કેપેસિટન્સમાં ઘટાડો થાય છે. આમ, જંકશન વોલ્ટેજ-નિયંત્રિત કેપેસિટર તરીકે કામ કરે છે. સરળીકૃત એક-પરિમાણીય મોડેલમાં, જંકશન કેપેસિટન્સ છેઃ ઉપકરણ વિસ્તાર સાથે, સંબંધિત સેમિકન્ડક્ટર ડાઇલેક્ટ્રિક પારગમ્યતા, વિદ્યુત અચળાંક અને અવક્ષય પહોળાઈ (તે પ્રદેશની જાડાઈ જ્યાં ગતિશીલ વાહક ઘનતા નગણ્ય છે). ફોરવર્ડ બાયસમાં, ઉપરોક્ત અવક્ષય-સ્તરની ક્ષમતા ઉપરાંત, લઘુમતી વાહક ચાર્જ ઈન્જેક્શન અને પ્રસરણ થાય છે. એક પ્રસરણ ક્ષમતા અસ્તિત્વ ધરાવે છે જે લઘુમતી વાહક ચાર્જમાં ફેરફારને વ્યક્ત કરે છે જે આગળના પૂર્વગ્રહમાં ફેરફાર સાથે થાય છે. સંગ્રહિત લઘુમતી વાહક ચાર્જની દ્રષ્ટિએ, ડાયોડ પ્રવાહ છેઃ લઘુમતી વાહકોના પ્રસરણ સાથે સંકળાયેલ ચાર્જ ક્યાં છે, અને પરિવહન સમય છે, લઘુમતી ચાર્જને ઈન્જેક્શન ક્ષેત્રને પરિવહન કરવા માટેનો સમય, સામાન્ય રીતે 0.1-100 NS. આ આધાર પર, પ્રસરણ કેપેસિટન્સની ગણતરી આ રીતે કરવામાં આવે છેઃ સામાન્ય રીતે કહીએ તો, ફોરવર્ડ બાયસમાં સામાન્ય વર્તમાન સ્તરો માટે, આ કેપેસિટન્સ અવક્ષય-સ્તર કેપેસિટન્સ કરતાં ઘણી વધારે છે. ક્ષણિક પ્રતિસાદ ડાયોડ એક અત્યંત બિન-રેખીય ઉપકરણ છે, પરંતુ નાના-સંકેત ભિન્નતાઓ માટે તેના પ્રતિભાવનું વિશ્લેષણ પસંદ કરેલા શાંત ડીસી પૂર્વગ્રહ બિંદુ (અથવા ક્યૂ-બિંદુ) ના આધારે નાના-સંકેત સર્કિટનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે, જેના વિશે સંકેત બદલવાની કલ્પના કરવામાં આવે છે. વર્તમાન અને પ્રતિકાર સાથે નોર્ટન સ્રોત દ્વારા સંચાલિત ડાયોડ માટે સમકક્ષ સર્કિટ દર્શાવવામાં આવી છે. આઉટપુટ નોડ પર કિર્ચોફના વર્તમાન નિયમનો ઉપયોગ કરીનેઃ ડાયોડ પ્રસરણ કેપેસિટન્સ સાથે, ડાયોડ જંક્શન કેપેસિટન્સ (અવક્ષય સ્તર કેપેસિટન્સ) અને ડાયોડ પ્રતિકાર ચાલુ અથવા બંધ કરે છે, તે બધા તે Q-બિંદુ પર. આ સર્કિટ દ્વારા પ્રદાન કરાયેલ આઉટપુટ વોલ્ટેજ પછી છેઃ જ્યાં | | સમાંતર પ્રતિકાર સૂચવે છે. આ ટ્રાન્સ-રેઝિસ્ટન્સ એમ્પ્લીફાયર કોર્નર ફ્રિક્વન્સી અથવા કટઓફ ફ્રિક્વન્સી સૂચવે છેઃ અને ફ્રિક્વન્સી માટે ગેઇન ફ્રિક્વન્સી સાથે બંધ થાય છે કારણ કે કેપેસિટર્સ શોર્ટ-સર્કિટ રેઝિસ્ટર ધારે છે, જેમ કે જ્યારે ડાયોડ ચાલુ હોય ત્યારે થાય છે, અને ડાયોડ પ્રતિકાર અને કેપેસિટન્સ માટે ઉપર જોવા મળતી અભિવ્યક્તિઓ પૂરી પાડે છેઃ જે કોર્નર ફ્રિક્વન્સીને ડાયોડ પરિવહન સમય સાથે સંબંધિત કરે છે. રિવર્સ બાયસમાં સંચાલિત ડાયોડ માટે, શૂન્ય છે અને કોર્નર ફ્રિક્વન્સી શબ્દને ઘણીવાર કટઓફ ફ્રિક્વન્સી દ્વારા બદલવામાં આવે છે. કોઈ પણ સંજોગોમાં, વિપરીત પૂર્વગ્રહમાં ડાયોડ પ્રતિકાર ઘણો મોટો થઈ જાય છે, જોકે આદર્શ ડાયોડ નિયમ સૂચવે છે તેમ અનંત નથી, અને તે ચાલકના નોર્ટન પ્રતિકાર કરતા ઓછો છે તેવી ધારણા સચોટ ન પણ હોઈ શકે. જંકશન કેપેસિટન્સ નાનું હોય છે અને રિવર્સ બાયસ પર આધાર રાખે છે કટઓફ આવર્તન પછી છેઃ અને રિવર્સ બાયસ સાથે બદલાય છે કારણ કે ડાયોડ રિવર્સ બાયસ વધવાની સાથે મોબાઇલ કેરિયર્સના અવાહક ક્ષેત્રની પહોળાઈ વધે છે, કેપેસિટન્સ ઘટાડે છે. પી-આઈ-એન ડાયોડ નોટ્સ ડાયોડ્સ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો પણ જુઓ.