Diody złączowe PN działają w oparciu o właściwości złącza utworzonego pomiędzy materiałami półprzewodnikowymi typu p i n. Kiedy te materiały zostaną połączone, elektrony z obszaru typu n (który ma nadmiar elektronów) dyfundują do obszaru typu p (który ma nadmiar dziur). Ruch ten tworzy obszar zubożenia wokół skrzyżowania, w którym nie istnieją żadne nośniki ładunku bezpłatnego. Pole elektryczne powstające w tym obszarze przeciwdziała dalszej dyfuzji nośników ładunku, tworząc równowagę. W przypadku polaryzacji w kierunku przewodzenia (dodatnie napięcie po stronie p) bariera jest zmniejszana, umożliwiając przepływ prądu. W przypadku polaryzacji zaporowej (napięcie dodatnie po stronie n) bariera zwiększa się, uniemożliwiając przepływ prądu.
Zasada działania diody opiera się na kierunkowym przepływie prądu. Dioda umożliwia przepływ prądu w jednym kierunku (kierunek do przodu), blokując go w kierunku przeciwnym (kierunek do tyłu). Dzieje się tak na skutek tworzenia się obszaru zubożenia na złączu PN, który działa jak bariera dla ruchu nośników ładunku. W przypadku polaryzacji do przodu napięcie zewnętrzne zmniejsza barierę, umożliwiając przepływ prądu. W przypadku polaryzacji odwrotnej bariera jest wzmocniona, a prąd jest blokowany, z wyjątkiem małego prądu upływowego spowodowanego nośnikami mniejszościowymi.
Prostownik złącza PN działa poprzez konwersję prądu przemiennego (AC) na prąd stały (DC). Podczas dodatniego półcyklu wejścia prądu przemiennego złącze PN jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia, umożliwiając przepływ prądu przez diodę. Podczas ujemnego półcyklu dioda jest spolaryzowana zaporowo, blokując przepływ prądu. Proces ten powoduje prostowanie prądu przemiennego na pulsujący prąd stały. W prostowniku pełnookresowym wiele diod służy do prostowania obu połówek cyklu prądu przemiennego, zapewniając bardziej stałą moc wyjściową prądu stałego.
Złącze PN umożliwia działanie diody poprzez utworzenie obszaru zubożenia, który kontroluje przepływ nośników ładunku. W przypadku polaryzacji przewodzenia przyłożone napięcie zewnętrzne zmniejsza szerokość obszaru zubożenia, umożliwiając rekombinację elektronów i dziur oraz przepływ prądu. Przy polaryzacji odwrotnej obszar zubożenia rozszerza się, uniemożliwiając nośnikom ładunku przejście przez złącze, blokując w ten sposób przepływ prądu. Ta kierunkowa kontrola prądu jest podstawową zasadą działania diody.
W stanie bezstronnym dioda złącza PN charakteryzuje się obecnością obszaru zubożenia na złączu. Bez przyłożonego zewnętrznego napięcia pole elektryczne w obszarze zubożenia uniemożliwia swobodny przepływ nośników ładunku przez złącze. Elektrony w obszarze typu n i dziury w obszarze typu p pozostają w swoich odpowiednich obszarach, utrzymując równowagę. Dioda w tym stanie nie przewodzi znaczącego prądu, ponieważ wewnętrzne pole elektryczne obszaru zubożenia równoważy dyfuzję nośników ładunku.