二极管通常由 P 型和 N 型半导体材料组成，P 型半导体中通常掺杂有三价元素，如铝、硼，N 型半导体中掺杂有五价元素，如磷、氮等。当 P 型和 N 型半导体材料接触时，会形成 P-N 结，使空穴和自由电子浓度跨越结大大增加。由于 N 型半导体中电子丰富，所以在 P-N 型结中电子会从 N 型材料中流入 P 型材料中，与空穴复合，从而形成静电势垒。当给二极管加正向电压时，电势垒会变小，电子和空穴会顺着电场方向流动，二极管变为导体；当给二极管加反向电压时，电势垒会加大，电子和空穴无法流动，二极管会出现截止现象。
当二极管接在电路中时，如果二极管的阳极始终连通正电压，而阴极始终连接负电压或象限，这时电子就不会从阴极流向阳极了，因为经过电子所在区域的 P 区已经被正电压“压扁”了，电子不能通过 P 区。只有当阳极加上反向电压时，才会正常工作，电流流过时只能单向通过。这种利用二极管的单向导电性质，将交流电转化成全为正半周（或全为负半周）的直流电的电路，就叫做二极管整流电路。
在市场上，常见的电子产品中，如电视机、电脑、音响等都需要用到整流二极管。比如电视机的电源放大电路、音箱的半波、全波整流电路、电脑电源直流输出整流电路等等都需要用到二极管。
稳压二极管也称为 Zener 二极管或逆向特性二极管，稳压二极管在电路中作为稳压源，当二极管加正向电压时，会进入导通状态；当二极管加反向典型时，会出现反向击穿效应，从而导致电压基本保持不变。
压降某些需要在限定电压下工作的元件或单元，比如模拟电路中常用的稳压电源，需要一个稳定的电压源才能保证电路的稳定性。在电源单元或电压采集电路中，稳压二极管起到一个稳压作用，以保证电路的工作可靠、高效。
在无线电通讯与电视信号处理等领域，经常用到二极管的信号检测功能。
在广播接收机上，若要取得音视频信号，需要依靠检波二极管将电磁波转化成微弱的音视频信号。检波二极管通常放置在接收天线与无线电收音机中间的放大器后面，使电压的AC分量加以整流，得到持续的直流电压，并能根据电压信号继续扩大功率。
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