عندما نصنع وصلة ( P-N ) فإننا تحصل على ثنائي يحمل خاصية إمرار التيار في اتجاه واحد فقط أما ثنائي زينر فهو ثنائي الأغراض حيث يمكنه إمرار  التيار في اتجاه عكسي عند جهد معين . كما يمكن استخدام الثنائيات لتغيير أو تحسين أشكال الموجات .

تتكون الوصلة من جزئين الجزء الأول عبارة عن بلورة تم معالجتها بالذرات المانحة أي أن بها إلكترونات حرة بمعنى آخر من نوع (N) أما الجزء الثاني فهو من بلورة تم تطعيمها بذرات قابلة أي من نوع (P) كما تحتوي الوصلة على حاجز (barrier) يكون موجود بين سطحي الالتصاق للبلورة نوع (N) مع البلورة من نوع (P) ويجب أن نتذكر أن حاملات التيار في المادة نوع (N) هي الإلكترونات وأن حاملات التيار في المادة نوع (P) هي الفجوات الإلكترونية .

ما أن يتم التصاق البلورتين أثناء عملية التصنيع حتى تنتقل الإلكترونات القريبة من سطح الالتصاق من البلورة من نوع (N) خلال الحاجز لتملأ الفجوات الإلكترونية القريبة منة في البلورة من نوع (P)

ينشأ عن ذلك ارتفاع جهد الأولى لخروج شحنات سالبة منها وانخفاض جهد الثانية نوع (p) لانتقال شحنات سالبة إليها . ويستمر ارتفاع وانخفاض الجهد في التدرج على جانبي الحاجز حتى يصل فرق الجهد بينهما حداً معيناً يسمى (جهد العزل) فتمتنع الإلكترونات من الانتقال من بلورة (N) إلى البلـورة (P) ويحدث اتزان أو تعادل أو استقرار في هذه المنطقة الصغيرة لتكون ما يعرف بالمنطقة المحايدة أو الخاملة لعدم وجود أي شحنات متحركة.

التوصيل في الاتجاه الأمامي (الانحياز الإمامي)

Forward Biased

وفية يتم توصيل الثنائي بحيث تتصل بلورة من نوع (N) بسالب المصدر الكهربائي وبلورة من نوع (P) بموجب المصدر الكهربائي وفي هذه الحالة يعمل الثنائي كما يلي:

• عندما يكون جهد المصدر صفر فولت فإن منطقة العزل تكون على الحالة التي كانت عليها عند التصنيع .

• عند زيادة جهد المصدر عن صفر فولت تخرج الإلكترونات من سالب المصدر وتدخل إلى البلورة من نوع (N) مما يزيد من الإلكترونات الحرة بها وتميل إلى التحرك نحو الحاجز في اتجاه موجب البطارية .

• في نفس الوقت تتخلص الإلكترونات الموجودة في بلورة من نوع (P) القريبة من موجب المصدر الكهربائي من ترابطها وتدخل إلى موجب المصدر الكهربائي مخلفة ورائها فجوات إلكترونية جديدة وبالتالي يزداد عدد الفجوات الإلكترونية وتميل هذه الفجوات إلى التحرك نحو الحاجز في اتجاه سالب المصدر الكهربائي .

• بمعنى أن الإلكترونات والفجوات الإلكترونية تتحركان في اتجاه الحاجز بسبب التجاذب بين الشحنات المختلفة أي إلكترون لكل فجوة إلكترونية .

• عند قيمة معينة لجهد المصدر يقل عرض منطقة العزل إلى المقدار الذي يسمح للإلكترونات والفجوات بعبور حاجز الوصلة (P-N) لذلك يسري تيار أمامي (If) بصورة حرة في الدائرة

مما سبق نلاحظ ما يلي :

• أن غالبية حاملات التيار في المادة من نوع (N) هي إلكترونات تتحرك من الطرف الأيسر للوصلة (P-N) نحو الحاجز الفاصل .

• أن غالبية حاملات التيار في المادة من نوع (P) هي فجوات إلكترونية تتحرك من الطرف الأيمن للوصلة (P-N) نحو الحاجز .

• تتحد الإلكترونات والفجوات الإلكترونية عند الحاجز .

• من أجل الحصول على تيار في الثنائي يجب أن يكون جهد المصدر الكهربائي على الأقل هو الجهد المطلوب لتقليل منطقة العزل إلى الصفر . يسمى هذا الجهد جهد الوصلة (Junction Voltage _ Vj) أو جهد الفاصل أو الحاجز (Vb) (Barrier Voltage) ونجد أن هذا الجهد لثنائي الجرمانيوم (o.3 volt) ولثنائي السليكون (o.7 volt) عند درجة حرارة الغرفة .

ولمعرفة التوصيل في حالة الانحياز الأمامي يجب أن تتذكر أن الأطراف المتشابهة للوصلة ومصدر الجهد الكهربائي تتصل مع بعضها أي الموجب مع الموجب والسالب مع السالب .

من المعلوم أن اتجاه التيار الكهربائي هو عكس اتجاه مرور التيار الإلكتروني وعلى ذلك فالشكل يوضح سريان التيار في الثنائي المنحاز أمامياً ويتم استخدام رموز الدائرة لأشباه المواصلات على أساس اتجاه مرور التيار الكهربائي وليس اتجاه مرور التيار الإلكتروني .

التوصيل في الاتجاه العكسي ( الانحياز العكسي )

Reverse Biased

• يتم توصيل الثنائي بحيث تتصل بلورة من نوع (N) بموجب المصدر الكهربائي وتتصل بلورة من نوع (P) بسالب المصدر الكهربائي وفي هذه الحالة يعمل الثنائي كما يلي:

• تنجذب الإلكترونات الحرة الموجودة في بلورة من نوع (N) نحو موجب المصدر الكهربائي مبتعدة عن الحاجز .

• تخرج الإلكترونات من سالب البطارية لتدخل بلورة من نوع (P) لتملأ الفجوات الإلكترونية القريبة وبالتالي تُحرك الفجوات الإلكترونية نحو سالب المصدر الكهربائي .

• نتيجة ذلك تتباعد أغلب الإلكترونات الحرة وأغلب الفجوات الإلكترونية عن الحاجز ولا يتبقى إلا القليل منها على جانبي الحاجز .

• نتيجة لهذا التباعد يزداد عرض المنطقة المحايدة أو العازلة وعلى ذلك لا يمر تيار في الدائرة . عند ذلك يقال أن الثنائي منحاز عكسياً (reverse biased)

• ينشأ عن مرور شحنات الأقلية المتبقية على جانبي الحاجز تيار صغير يسمى تيار التسرب. 

 ملاحظات :

• تزداد قيمة تيار التسرب مع زيادة درجة الحرارة وذلك لتولد عدد كبير من الإلكترونات والفجوات الإلكترونية على جانبي الحاجز مع ارتفاع درجة حرارة شبة الموصل  .

• تيار التسريب في ثنائي الجرمانيوم أكبر منة في ثنائي السليكون إذ أن ثنائي الجرمانيوم أكثر حساسية لتغير درجة الحرارة  .

من ذلك يتضح أن الدايود يتصف بصفتين هامتين هما  :

• التيار المار خلال الدايود في حالة الانحياز الأمامي (If)

• مقدار الجهد الذي يمكن أن يتحمله الدايود في الاتجاه العكس دون أن يتلف (BVR) وهو اختصار (Breakdown  Voltage Reverse) وتختلف قيمة كلاً من (If) أو (BVR) من دايود إلى أخر ويتضح ذلك من المنحنى ففي حالة الانحياز الأمامي يبلغ جهد الوصلة أو الحاجز ( Vb ) لديود السليكون (0.7 فولت) ويبدأ التيار الأمامي (If) في المرور عندما تصل (Vb)  إلى (0.5 فولت) وعندما تصل (Vb)  إلى (0.7 فولت) أو أكثر فإن التيار يزداد بحدة حتى يصل إلى قيمته القصوى عند حالة التشبع.

• في حالة الانحياز العكس يعمل الجهد العكسي كجهد أمامي بالنسبة لحاملات تيار الأقلية فقط ( الإلكترونات في المادة نوع P ، الفجوات الإلكترونية في المادة نوع N ) عند قيمة معينة من الجهد العكسي (BVR) ينكسر الدايود ويصبح التيار العكسي كبيراً جداً.

• دايودات الجرمانيوم تُصبح موصلة عند جهد انحياز أمامي أقل من تلك التي تصبح عندها دايودات السليكون موصلة كما أن دايودات الجرمانيوم تميل إلى تسريب تيار عكسي أكبر بالإضافة إلى ذلك أن مقاومة دايودات السليكون أقل من دايودات الجرمانيوم. لذا فإن دايودات الجرمانيوم تستخدم بشكل رئيسي في الدوائر الإلكترونية ذات الجهود المنخفضة بينما تستخدم دايودات السليكون للدوائر ذات الجهود الأعلى.