Nei dispositivi a semiconduttore, i diodi svolgono un ruolo cruciale nel dirigere il flusso di corrente e il loro funzionamento è principalmente classificato in polarizzazione diretta e polarizzazione inversa. Si dice che un diodo è polarizzato direttamente quando la sua regione di tipo p, è collegata al terminale positivo di una batteria e la sua regione di tipo n è collegata al terminale negativo. Questa configurazione riduce la barriera di potenziale all'interno del diodo, consentendo alla corrente di fluire facilmente dalla regione di tipo p alla regione di tipo n.

Il comportamento di un diodo in polarizzazione diretta è governato dalle sue caratteristiche I-V che sono influenzate dal materiale, dalla temperatura e dalle dimensioni fisiche del diodo. Quando polarizzata direttamente, la corrente (I_D) di un diodo può essere descritta dall'equazione del diodo:

dove IS è la corrente di saturazione, q è la carica dell'elettrone, VD è la tensione applicata ai capi del diodo, n è il coefficiente di emissione, k è la costante di Boltzmann e T è la temperatura di giunzione. La tensione termica V_T (kT/q) misura l'energia richiesta per spostare i portatori di carica attraverso il diodo e il suo valore a temperatura ambiente è di circa 26 mV.

Il diodo mostra una corrente trascurabile per tensioni inferiori alla tensione di inserimento, tipicamente 0,7 V per i diodi al silicio. Nella polarizzazione diretta, per ogni decade di variazione della corrente diretta, la tensione del diodo cambia di circa 60 mV. La corrente di saturazione (I_S) varia con la temperatura e con l'area della sezione trasversale del diodo e raddoppia per ogni aumento di 10°C. A causa della dipendenza dalla temperatura di Is e V_T, la caduta di tensione di un diodo diminuisce di circa 2 mV per ogni aumento di 1°C della temperatura a corrente costante, una proprietà sfruttata nei circuiti di rilevamento della temperatura come i termometri elettronici. Comprendere queste proprietà è fondamentale per l'elettronica in cui i diodi sono componenti centrali, come raddrizzatori, mixer di segnale e regolatori di tensione.