对不同的参量，有其相应的模式，如电子密度模式、电子温度模式等。其中，电子密度模式最常用，也研究得最充分。

自20世纪30年代英国S.查普曼^[注]提出电离层形成理论及查普曼模式以来，相继出现了各种初等函数描述的电子密度模式。最常用的有查普曼模式（见电离层的形成）、抛物线层模式、指数模式和线性模式。

抛物线层模式：

  …（1）

指数模式：

     …（2）

线性模式：

      …（3）

式中和为常数；为起算高度；为离地面高度h处的电子密度；为该层的电子密度峰值；为对应的高度；为层的半厚度。此外，还有双曲正割平方层（简称正割层）模式、余弦层模式、多项式层模式等。然而，所有这些模式都只能描述电离层电子密度剖面的某一部分。要完整地描述电子密度剖面需要用不同的数学表达式描述剖面的不同部分。