在本征半導體中摻入P型和N型雜質，其交界處就形成了PN結，在PN結的兩端引出兩個電極，并在外面裝上管殼，就成為半導體二極管。如果一雜質半導體和金屬形成整流接觸，并在兩端引出兩個電極，則成為肖特基二極管。
二極管的結構和工作原理：
PN結的形成及二極管的單向導電性描述如下：
如下圖1所示，對于一塊純凈的半導體，如果它的一側是P區，另一側為N區，則在P區和N區之間形成一交界面。N區的多子（電子）向P區運動，P區的多子（空穴）向N區運動，這種由于濃度差異而引起的運動稱為“擴散運動”。擴散到P區的電子不斷地與空穴復合，同時P區的空穴向N區擴散，并與N區中的電子復合。交界面兩側多子復合的結果就出現了由不能移動的帶電離子組成的“空間電荷區”。N區一側出現正離子區，P區一側出現負離子區，正負離子在交界面兩側形成一個內電場。這個內電場對多子的擴散運動起阻礙作用的同時，又有利于N區的少子（空穴）進入P區，P區的少子（電子）進入N區，這種在內電場作用下少子的運動稱為“漂移運動”。擴散運動有助于內電場的加強，內電場的加強將阻礙多子的擴散，而有助于少子的漂移，少子漂移運動的加強又將削弱內電場，又有助于多子的擴散，最終擴散運動和漂移運動必在一定溫度下達到動態平衡。即在單位時間內P區擴散到N區的空穴數量等于由P區漂移到N區的自由電子數量，形成彼此大小相等，方向相反的漂移電流和擴散電流，交界面的總電流為零。在動態平衡時，交界面兩側缺少載流子的區域稱為“耗盡層“，這就形成了PN結。

如圖2所示，當PN結處于正偏，即P區接電源正端，N區接電源負端時，外加電場與PN結內電場方向相反，內電場被削弱，耗盡層變寬，打破了PN結的平衡狀態，使擴散占優勢。多子形成的擴散電流通過回路形成很大的正向電流，此時PN結呈現的正向電阻很小，稱為“正向導逋”。當PN結上流過的正向電流較小時，二極管的電阻主要是作為基片的低摻雜N區的歐姆電阻，其阻值較高且為常量，因而管壓降隨正向電流的上升而增加；當PN結上流過的正向電流較大時，注入并積累在低摻雜N區的少子空穴濃度將很大，為了維持半導體電中性條件，其多子濃度也相應大幅度增加，使得其電阻率明顯下降，也就是電導率大大增加，這就是電導調制效應。電導調制效應使得PN結在正向電流較大時壓降仍然很低，維持在1V左右，所以正向偏置的PN結表現為低阻態，為保護PN結，通常要在回路中串聯一個限流電阻。

如圖3所示，當PN結處于反偏，即P區接電源負端，N區接電源正端時，外加電場與PN結內電場方向相同，內電場被加強，耗盡層變寬，打破了PN結的平衡狀態，使漂移占優勢。兩區的少子在內電場作用下漂移過PN結形成了反向電流。因為少子濃度很低，所以反向電流很小，而且在溫度一定時，少子的濃度基本保持恒定，故又稱反向電流為反向飽和電流，用Is表示。反偏的PN結所呈現的反向電阻很大，稱為“反向截止”。

由以上分析可知，PN結外加正向電壓時，表現為正向導通；外加反向電壓時，表現為反向截止，這就是PN結的單向導電性。
    PN結具有一定的反向耐壓能力，但當施加的反向電壓過大，反向電流將會急劇增大，破壞PN結反向偏置為截止的工作狀態，這就叫反向擊穿。反向擊穿按照機理不同有雪崩擊穿和齊納擊穿兩種形式。反向擊穿發生時，只要外電路中采取了措施，將反向電流限制在一定范圍內，則當反向電壓降低后PN結仍可恢復原來的狀態。但如果反向電流未被限制住，使得反向電流和反向電壓的乘積超過了PN結容許的耗散功率，就會因熱量散發不出去而導致PN結溫度上升，直至過熱而燒毀，這就是熱擊穿。
PN結中的電荷量隨外加電壓而變化，呈現電容效應，稱為結電容C-，又稱為微分電容。結電容按其產生機制和作用的差別分為勢壘電容CB和擴散電容Cm勢壘電容只在外加電壓變化時才起作用，外加電壓頻率越高，勢壘電容作用越明顯。勢壘電容的大小與PN結截面積成正比，與阻擋層厚度成反比，而擴散電容僅在正向偏置時起作用。在正向偏置時，當正向電壓較低時，勢壘電容為主；正向電壓較高時，擴散電容為結電容主要成分。結電容影響PN結的工作頻率，特別是在高速開關的狀態下，可能使其單向導電性變差，甚至不能工作，應用時應加以注意。
在PN結的兩端引出兩個電極，并用管殼封裝便就成為二極管，如圖4所示。P區的引出線稱為陽極，N區的引出線稱為陰極。

    功率二極管的基本結構、工作原理與普通的小功率二極管均是一樣的，都是由半導體PN結構成的，具有單向導電性，在電路中起正方向導通電流、反方向阻斷電流的作用。功率二極管的電氣符號與普通二極管也一樣，如圖4所示。與普通二極管不同的是功率二極管的PN結面積較大，因此過流能力增強了，可以通過較大的電流。
功率二極管的導通和截止不能通過控制電路進行控制，而是完全取決于其兩端外加電壓的方向和大小，因此成為不可控器件。
    由于功率二極管正向導通時要流過很大的電流，其電流密度較大，因而額外載流子的注入水平較高，電導調制效應不能忽略，而且其引線和焊接電阻的壓降等都有明顯的影響；再加上其承受的電流變化率di/dt較大，因而其引線和器件自身的電感效應也會有較大影響。此外，為了提高反向耐壓，其摻雜濃度低也造成正向壓降較大。這些都使得功率二極管與信息電子電路中的普通二極管有所區別。
還應特別指出，當環境溫度升高時，由于熱激發使半導體內載流于的濃度增加，因此PN結反向飽和電流將增大。這是造成半導體器件工作時不穩定的重要因索，在實際應用中必須加以考慮。