Los diodos de unión PN funcionan aprovechando las propiedades de la unión formada entre materiales semiconductores de tipo p y tipo n. Cuando estos materiales se juntan, los electrones de la región de tipo n (que tiene un exceso de electrones) se difunden hacia la región de tipo p (que tiene un exceso de huecos). Este movimiento crea una región de agotamiento alrededor del cruce donde no existen transportistas de carga gratuita. El campo eléctrico formado en esta región se opone a una mayor difusión de los portadores de carga, creando un equilibrio. Cuando está polarizada directamente (voltaje positivo en el lado p), la barrera se reduce, permitiendo que fluya la corriente. Cuando se polariza inversamente (voltaje positivo en el lado n), la barrera aumenta, impidiendo el flujo de corriente.
El principio de funcionamiento de un diodo se basa en el flujo direccional de corriente. Un diodo permite que la corriente pase en una dirección (dirección directa) mientras la bloquea en la dirección opuesta (dirección inversa). Esto se debe a la formación de la región de agotamiento en la unión PN, que actúa como una barrera para el movimiento de los portadores de carga. En polarización directa, el voltaje externo reduce la barrera, permitiendo el flujo de corriente. En polarización inversa, la barrera se mejora y la corriente se bloquea, excepto por una pequeña fuga de corriente debida a portadores minoritarios.
Un rectificador de unión PN funciona convirtiendo corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). Durante el semiciclo positivo de la entrada de CA, la unión PN tiene polarización directa, lo que permite que la corriente fluya a través del diodo. Durante el semiciclo negativo, el diodo tiene polarización inversa, bloqueando el flujo de corriente. Este proceso da como resultado la rectificación de CA en CC pulsante. En un rectificador de onda completa, se utilizan múltiples diodos para rectificar ambas mitades del ciclo de CA, proporcionando una salida de CC más constante.
La unión PN permite que un diodo funcione creando una región de agotamiento que controla el flujo de portadores de carga. En polarización directa, el voltaje externo aplicado reduce el ancho de la región de agotamiento, lo que permite que los electrones y los huecos se recombinen y que la corriente fluya. En polarización inversa, la región de agotamiento se ensancha, impidiendo que los portadores de carga crucen la unión, bloqueando así el flujo de corriente. Este control direccional de la corriente es el principio operativo fundamental del diodo.
En condición imparcial, un diodo de unión PN se caracteriza por la presencia de una región de agotamiento en la unión. Sin ningún voltaje externo aplicado, el campo eléctrico dentro de la región de agotamiento impide el libre movimiento de los portadores de carga a través de la unión. Los electrones en la región tipo n y los huecos en la región tipo p permanecen en sus respectivas áreas, manteniendo el equilibrio. El diodo, en este estado, no conduce una corriente significativa porque el campo eléctrico interno de la región de agotamiento equilibra la difusión de los portadores de carga.