这里针对半导体二极体的运作原理，选择基本的PN接面(PN接面)型二极体作为例子，简单地说

明其特性。读者若是想了解真空管二极体的运作原理，请参阅真空管的条目。

PN接面(PN接面)二极体是N型半导体和P型半导体互相结合所构成。PN接面(PN接面)区彼此的电子和电洞相互抵销，造成主要载流子不足，形成空乏层。在空乏层内N型侧带正电，P型侧带负电，因此内部产生一个静电场，空乏层的两端存在电位差。但是如果让两端的载流子再结合的话，两端的电压差则会变成零。

顺向偏压(Forward Bias)

顺向偏压时的PN接面二极体

二极体的阳极侧施加正电压，阴极侧施加负电压，这样就称为顺向偏压，所加电压为顺向偏压。如此N型半导体被注入电子，P型半导体被注入电洞。这样一来，让多数载流子过剩，空乏层缩小、消灭，正负载流子在PN接合部附近结合并消灭。整体来看，电子从阴极流向阳极(电流则是由阳极流向阴极)。在这个区域，电流随著偏压的增加也急遽地增加。伴随著电子与电洞的再结合，两者所带有的能量转变为热(和光)的形式被放出。能让顺向电流通过的必要电压被称为开启电压，特定顺向电流下二极体两端的电压称为顺向压降。

逆向偏压(Reverse Bias)

逆向偏压时的PN结二极体

在阳极侧施加相对阴极负的电压，就是逆向偏压，所加电压为逆向偏压。这种情况下，因为N型区域被注入电洞，P型区域被注入电子，两个区域内的主要载流子都变为不足，因此结合部位的空乏层变得更宽，内部的静电场也更强，扩散电位也跟著变大。这个扩散电位与外部施加的电压互相抵销，让逆向的电流更难以通过。更多的细节请参阅「PN接面」条目。

实际的元件虽然处於逆向偏压状态，也会有微小的逆向电流(漏电流、漂移电流)通过。当逆向偏压持续增加时，还会发生隧道击穿或雪崩击穿或崩溃，发生急遽的电流增加。开始产生这种击穿现象的(逆向)电压被称为击穿电压或崩溃电压。超过击穿电压以后逆向电流急遽增加的区域被称为击穿区(崩溃区)。在击穿区内，电流在较大的范围内变化而二极体逆向压降变化较小。稳压二极体就利用这个区域的动作特性而制成，可以作为电压源使用。

接面电压

当二极体的P-N接面处於顺向偏压时，必须有相当的电压被用来贯通空乏区，导致形成一逆向的电压源，此电压源的电压值就称为接面电压，矽半导体的接面电压约0.6V~0.7V，锗半导体的约0.3~0.4V