Os diodos de junção PN funcionam explorando as propriedades da junção formada entre materiais semicondutores tipo p e tipo n. Quando esses materiais são reunidos, os elétrons da região do tipo n (que possui excesso de elétrons) se difundem para a região do tipo p (que possui excesso de lacunas). Este movimento cria uma região de depleção ao redor da junção onde não existem portadores de carga gratuitos. O campo elétrico formado nesta região se opõe à difusão adicional dos portadores de carga, criando um equilíbrio. Quando polarizado diretamente (tensão positiva no lado p), a barreira é reduzida, permitindo o fluxo de corrente. Quando polarizado reversamente (tensão positiva no lado n), a barreira aumenta, impedindo o fluxo de corrente.
O princípio de funcionamento de um diodo é baseado no fluxo direcional de corrente. Um diodo permite que a corrente passe em uma direção (direção direta) enquanto a bloqueia na direção oposta (direção reversa). Isto se deve à formação da região de depleção na junção PN, que atua como uma barreira ao movimento do portador de carga. Na polarização direta, a tensão externa reduz a barreira, permitindo o fluxo de corrente. Na polarização reversa, a barreira é reforçada e a corrente é bloqueada, exceto por uma pequena corrente de fuga devido a portadoras minoritárias.
Um retificador de junção PN funciona convertendo corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC). Durante o semiciclo positivo da entrada CA, a junção PN é polarizada diretamente, permitindo que a corrente flua através do diodo. Durante o semiciclo negativo, o diodo é polarizado reversamente, bloqueando o fluxo de corrente. Este processo resulta na retificação de CA em CC pulsante. Em um retificador de onda completa, vários diodos são usados para retificar ambas as metades do ciclo CA, proporcionando uma saída CC mais constante.
A junção PN permite que um diodo funcione criando uma região de depleção que controla o fluxo de portadores de carga. Na polarização direta, a tensão externa aplicada reduz a largura da região de depleção, permitindo que elétrons e lacunas se recombinem e a corrente flua. Na polarização reversa, a região de depleção se alarga, impedindo que os portadores de carga cruzem a junção, bloqueando assim o fluxo de corrente. Este controle direcional de corrente é o princípio operacional fundamental do diodo.
Numa condição imparcial, um diodo de junção PN é caracterizado pela presença de uma região de depleção na junção. Sem qualquer tensão externa aplicada, o campo elétrico dentro da região de depleção impede o livre movimento dos portadores de carga através da junção. Os elétrons na região do tipo n e os buracos na região do tipo p permanecem em suas respectivas áreas, mantendo o equilíbrio. O diodo, neste estado, não conduz corrente significativa porque o campo elétrico interno da região de depleção equilibra a difusão dos portadores de carga.