در دنیای ماکروسکوپی قوانین حاکم بر پدیده ها قوانین نیوتن است؛ اما بررسی دنیای ماکروسکوپی توجه انسانها را به شرایط عجیبی جلب کرد؛ قوانین نیوتن دیگر صادق نبودند. برای مثال بررسی الکترون ها که به دور هسته در اتم در چرخشند، صادق نبودن قوانین نیوتن برای دنیای میکروسکوپی را نشان داد. برای توصیف این دنیای کوچک نیازمند مکانیک کوانتوم هستیم، تئوریای که برای اولین بار در قرن بیستم مطرح شد. همانطور که هسته ای مکانیک کلاسیک، قانون دوم نیوتن است، هسته ای این تئوری هم معادلهای است که معادله ی شرودینگر نامیده میشود. در فیزیک کلاسیک حالت حرکت یک ذره با دادن موقعیت و سرعت ذره مشخص میشود. در مکانیک کوانتوم حالت حرکت ذره با دادن یک تابع موج مشخص میشود.
اجرای آزمایش های بسیاری با الکتریسته، مقدمه ای برای شناخت ساختار درونی اتم بوده است. کشف الکتریسیته ساکن، وقوع واکنش شیمیایی به هنگام عبور جریان برق از میان محلول یک ترکیب شیمیایی فلز دار و آزمایش های بسیار روی لوله پرتوی کاتدی منجر به شناخت الکترون شد. در این تحقیق کوشیده ایم که رخدادهای تاثیر گذار در راه کشف این ذره زیر اتمی را مختصرا مرور کنیم. زمان و مکان پیدایش الکتریسیته در منابع مختلف به این شرح ذکر شده است که همگی تقریبا مشابه هم میباشند. در برخی از منابع این طور آمده که تاریخ الکتریسته به ایران و بین النهرین باستان در دوره اشکانیان برمیگردد و اولین باتری اختراع شده را به اشکانیان نسبت میدهند که به خاطر محل یافتنش به باتری بغداد شهرت یافته است.
در نیمه رساناهای مستقیم، یک فوتون با انرژی ، Eg=hν میتواند یک الکترون را از نوار ظرفیت به نوار رسانش برانگیخته کند(عبور مستقیم) اما در نیمه رساناهای غیرمستقیم، این نوع عبور، امکان پذیر نمیباشد. به دلیل آنکه فوتونها اندازه حرکت بسیار کوچکی دارند، در حالیکه الکترون باید دستخوش تغییر بزرگی در اندازه حرکت شود. در این موارد، عبور الکترون از نوار ظرفیت به نوار رسانش، میتواند با اتلاف یک فونون شبکه (انرژی گرمایی) رخ دهد، در این صورت اندازه حرکت مورد نیاز، تأمین میشود (عبور غیرمستقیم؛ به دلیل برهم کنش بین اتمها، یک جامد مدهای ارتعاشی دارد. کوانتوم انرژی ارتعاشی، فونون نامیده میشود، در برهم کنش فونون- الکترون انرژی و اندازه حرکت پایسته میمانند.) البته عبورهای مستقیم نیز امکان پذیر هستند، اما یک انرژی فوتونی مینیمم برای برانگیخته کردن الکترون مورد نیاز است که بزرگتر از گاف انرژی باشد.
در سال 1801 توماس یانگ به طور تجربی ثابت کرد، که نور یک موج است برعکس چیزی که دیگران فکر میکردند، او نشان داد که نور همانند امواج آب، صوت و انواع دیگر موج ها، دستخوش تداخل است. به علاوه او توانست میانگین اندازه طول موج خورشید را اندازه گیری کند. در قرن 19 هنگامی که ماکسول نظریه الکترومغناطیس را ارائه داد، فیزیکدانان به این تصور رسیدند که به کمک مکانیک نیوتونی، نظریه الکترومغناطیس و ترمودینامیک میتوان تمام پدیده های فیزیکی را توجیه کرد و پایان علم فیزیک را اعلام کردند. در این تحقیق میخواهیم به بررسی رفتار دوگانه موجی و ذره ای الکترون و فوتون بپردازیم و تحقیقهای انجام شده در این زمینه هارو با جزییات کامل شرح دهیم.
دیودها پیش از ترانزیستورها ابداع شدند و برای یکسوسازی مورد استفاده قرار گرفتند، به این ترتیب که جریان متناوب را می توان به واسطه ی بهرهگیری از خاصیت یکسویی دیودها به جریان مستقیم تبدیل کرد جریان معمولاً فقط در یک جهت به صورت مؤثر در دیود شارش می کند، و شارش جریان در جهت مخالف سد می شود. از این خاصیت دیودها در منابع تغذیه و نیز در بسیاری از مدارهای دیگر مانند مدارهایی که در رادیوها و محدودسازها یافت می شوند، استفاده می شود. از آن جا که رسیدن به درکی از دیودها برای تشریح مبانی ترانزیستورها نیاز است، دیودها را اغلب به عنوان زیربنای ترانزیستور مطرح می کنند. بر اثر شکسته شدن پیوندها و بو جود آمدن الکترون های آزاد و حفره ها ، در نیمه هادی دو جریان بوجود می آید.جریان اول حرکت الکترون که بر اثر جذب الکترون ها به سمت حفره ها به سمت الکترون ها بوجود خواهد آمد و جریان دوم حرکت حفره هاست که بر اثر جذب حفره ها به سمت الکترون ها بوجود می آید. در یک کریستال نیمه هادی، تعداد الکترونها و حفره ها با هم برابرند ولی حرکت الکترون ها و حفره ها عکس یکدیگر میباشند.