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二极管具有阳极和阴极两个端子，电流只能往单一方向流动。也就是说，电流可以从阳极流向阴极，而不能从阴极流向阳极。对二极管所具备的这种单向特性的应用，通常称之为“整流”功能,可将交流电转变为脉动直流电，例如：无线电接收器对无线电信号的调制，就是通过整流来完成的。
因为其顺向流通反向阻断的特点，二极管可以想成电子版的逆止阀。然而实际上，二极管并不会表现出如此完美的开关性，而是呈现出较为复杂的非线性电子特征——这是由特定类型的二极管技术决定的。一般来说，只有在正向超过障壁电压时，二极管才会工作（此状态被称为正向偏置）。
一个正向偏置的二极管两端的电压降变化只与电流有一点关系，并且是温度的函数。因此这一特性可用于温度传感器或参考电压。
半导体二极管的非线性电流-电压特性，可以根据选择不同的半导体材料和掺杂不同的杂质从而形成杂质半导体来改变。
特性改变后的二极管在使用上除了用做开关的方式之外，还有很多其他的功能，如：用来调节电压（齐纳二极管），限制高电压从而保护电路（雪崩二极管），无线电调谐（变容二极管），产生射频振荡（隧道二极管、耿氏二极管、IMPATT二极管）以及产生光（发光二极管）。
半导体二极管中，有利用P型和N型两种半导体接合面的PN结效应，也有利用金属与半导体接合产生的肖特基效应达到整流作用的类型。若是PN结型的二极管，在P型侧就是阳极，N型侧则是阴极。