Les diodes à jonction PN fonctionnent en exploitant les propriétés de la jonction formée entre les matériaux semi-conducteurs de type p et de type n. Lorsque ces matériaux sont réunis, les électrons de la région de type n (qui présente un excès d’électrons) diffusent dans la région de type p (qui présente un excès de trous). Ce mouvement crée une région d’épuisement autour de la jonction où aucun porteur de charge libre n’existe. Le champ électrique formé dans cette région s’oppose à une diffusion ultérieure des porteurs de charge, créant ainsi un équilibre. Lorsqu’elle est polarisée en direct (tension positive du côté p), la barrière est réduite, permettant au courant de circuler. Lorsqu’elle est polarisée en inverse (tension positive du côté n), la barrière augmente, empêchant la circulation du courant.
Le principe de fonctionnement d’une diode est basé sur le flux directionnel du courant. Une diode permet au courant de passer dans un sens (sens direct) tout en le bloquant dans le sens opposé (sens inverse). Cela est dû à la formation de la région d’appauvrissement au niveau de la jonction PN, qui agit comme une barrière au mouvement des porteurs de charge. En polarisation directe, la tension externe réduit la barrière, permettant la circulation du courant. En polarisation inverse, la barrière est renforcée et le courant est bloqué, à l’exception d’un petit courant de fuite dû aux porteurs minoritaires.
Un redresseur à jonction PN fonctionne en convertissant le courant alternatif (AC) en courant continu (DC). Pendant le demi-cycle positif de l’entrée CA, la jonction PN est polarisée en direct, permettant au courant de circuler à travers la diode. Pendant le demi-cycle négatif, la diode est polarisée en inverse, bloquant le flux de courant. Ce processus aboutit à la rectification du courant alternatif en courant continu pulsé. Dans un redresseur double alternance, plusieurs diodes sont utilisées pour redresser les deux moitiés du cycle CA, fournissant ainsi une sortie CC plus constante.
La jonction PN permet à une diode de fonctionner en créant une région d’appauvrissement qui contrôle le flux de porteurs de charge. En polarisation directe, la tension externe appliquée réduit la largeur de la région d’appauvrissement, permettant aux électrons et aux trous de se recombiner et au courant de circuler. En polarisation inverse, la région d’appauvrissement s’élargit, empêchant les porteurs de charge de traverser la jonction, bloquant ainsi le flux de courant. Ce contrôle directionnel du courant est le principe de fonctionnement fondamental de la diode.
Dans un état non polarisé, une diode à jonction PN est caractérisée par la présence d’une région d’appauvrissement au niveau de la jonction. Sans aucune tension externe appliquée, le champ électrique dans la région d’appauvrissement empêche la libre circulation des porteurs de charge à travers la jonction. Les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p restent dans leurs zones respectives, maintenant l’équilibre. La diode, dans cet état, ne conduit pas de courant significatif car le champ électrique interne de la région d’appauvrissement équilibre la diffusion des porteurs de charge.