Wenn eine Diode einer Gleichspannung (Gleichspannung) ausgesetzt wird, hängt ihr Verhalten von der Polarität der angelegten Spannung im Verhältnis zur Ausrichtung der Diode ab. Eine Diode lässt Strom nur in eine Richtung fließen, von ihrer Anode (positive Seite) zu ihrer Kathode (negative Seite), wenn sie in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Wenn an der Anode eine positive Spannung und an der Kathode eine negative Spannung angelegt wird, leitet die Diode Strom und ermöglicht so den Elektronen, frei durch die Diode zu fließen.
Wenn umgekehrt eine Diode in Sperrichtung vorgespannt ist, d. h. die positive Spannung an die Kathode und die negative Spannung an die Anode angelegt wird, blockiert die Diode den Stromfluss. In diesem Zustand weist die Diode einen sehr hohen Widerstand auf, sodass kein nennenswerter Strom durch sie fließen kann. Stattdessen kann aufgrund von Minoritätsladungsträgern ein kleiner Leckstrom fließen, der als Sperrleckstrom bezeichnet wird.
Die Hauptfunktion einer Diode in einem Gleichstromkreis besteht darin, die Richtung des Stromflusses zu steuern. Es ermöglicht den Stromfluss in eine Richtung (Vorwärtsvorspannung), während er in der entgegengesetzten Richtung blockiert wird (Rückwärtsvorspannung). Aufgrund dieser Eigenschaft sind Dioden für die Gleichrichtung unverzichtbar, bei der Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird. In einer Gleichrichterschaltung leiten Dioden während der positiven Halbwelle des Wechselstromsignals, sodass der Strom nur in eine Richtung fließen kann, wodurch Wechselstrom in pulsierenden Gleichstrom umgewandelt wird.
Eine Diode selbst erhöht die Gleichspannung nicht; Stattdessen kann es in Verbindung mit anderen Komponenten in Spannungsvervielfacherschaltungen verwendet werden, um höhere Gleichspannungen zu erreichen. Diodenbasierte Spannungsvervielfacherschaltungen wie der Cockcroft-Walton-Spannungsvervielfacher verwenden Dioden und Kondensatoren, um den Eingangsspannungspegel zu verdoppeln, zu verdreifachen oder zu vervierfachen. Diese Methode wird häufig in Anwendungen verwendet, die Hochspannungs-Gleichstromversorgungen erfordern, beispielsweise in Kathodenstrahlröhren (CRTs) und Teilchenbeschleunigern.
Dioden sind in Gleichrichterschaltungen für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom von entscheidender Bedeutung. Indem sie den Strom nur in eine Richtung fließen lassen, wandeln Dioden die wechselnde Polarität des Wechselstroms in einen unidirektionalen Stromfluss im Ausgangskreis um. Einweggleichrichter verwenden eine Diode, um nur die Hälfte der Wechselstromwellenform durchzulassen, was zu einem pulsierenden Gleichstromausgang führt. Vollweggleichrichter verwenden mehrere in einer Brückenkonfiguration angeordnete Dioden, um beide Hälften der Wechselstromwellenform gleichzurichten und so einen gleichmäßigeren Gleichstromausgang zu erzeugen, der für die Stromversorgung elektronischer Geräte und Schaltkreise geeignet ist.