Puolijohdediodit ovat puolijohdelaitteita, jotka johtavat elektroneja yhteen suuntaan ja käyttävät yhdistettyä positiivista (P) -tyyppistä ja negatiivista (N) -tyyppistä puolijohdetta. Kun N-tyypin materiaali on negatiivinen, elektroninluovuttajat vapauttavat elektroneja kohti positiivisempaa P-tyypin puolijohdetta, mikä johtaa eteenpäin suuntautuvaan johtumiseen. Käänteinen bias-tila ilmenee, kun P-tyypin materiaali on negatiivinen ja N-tyypin materiaali on positiivinen. Puolijohdediodit ovat hyvin samankaltaisia kuin yksisuuntaiset venttiilit, joita käytetään vesipumpuissa. Kun pumppu sammutetaan, vesi ei virtaa takaisin, koska yksisuuntainen venttiili estää sen, mutta kun pumppu on käynnissä, vesi virtaa läpi ikään kuin venttiili ei olisi ollenkaan.
Ensimmäiset puolijohdediodit olivat kaasumaisia, niissä oli suoraan lämmitetty katodi ja levy ja ne olivat tyhjiöputken sisällä. Kun katodissa on negatiivinen varaus, lämpöenergia saa elektronit lentämään tyhjiön läpi ja vetämään puoleensa positiivisesti varautuneelta levyltä. Positiivisella katodilla levystä ei virtaa elektroneja. Tämä mekanismi teki mahdolliseksi ensimmäiset tasasuuntaajat, jotka muuttivat vaihtovirran (AC) tasavirraksi (DC).
Pienillä signaalidiodeilla on erittäin pieni eteenpäin suuntautuva jännitehäviö, mikä tekee niistä hyödyllisiä signaalin havaitsemiseen ja pienjännitekytkentään. Radiotaajuussovelluksissa germaniumpuolijohteita, joissa on metalli-puolijohdeliitos, käytetään matalan tason havaitsemiseen ja muihin matalan signaalin tason muunnoksiin. Eri tyyppiset pienet signaalikytkentädiodit luokitellaan useiden tekijöiden mukaan, mukaan lukien kytkentänopeus ja liitoskapasitanssi.
Schottky -diodit ovat puolijohdediodeja, jotka on erityisesti rakennettu käyttämällä metalliin liitettyä puolijohdetta. Tuloksena oleva jännitehäviö on noin 0.5 voltin tasavirta (VDC). Schottky -diodeja käytetään puristussovelluksiin, jotka suojaavat piirejä yli 1 VDC positiivisen tasavirtatason yläpuolella olevilta ohimeneviltä jännitteiltä. Tämä on mahdollista kytkemällä Schottky -diodin anodi suojattuun signaalilinjaan samalla kun katodi liitetään positiiviseen syöttöväylään.
Viritysdiodit käyttävät diodin käänteisen esijännityksen kapasitanssia. Kun käänteisen esijännitteen jännitettä lisätään, kapasitanssi yleensä pienenee johtuen siitä, että risteyksen pinta -ala käytännössä pienenee lisääntyneen käänteisjännitteen vaikutuksesta. Tasavirtapiiri voi käsitellä tätä viritysdiodin säädettävää kapasitanssia. Tämä kapasitanssi on osa vaihtovirtapiiriä, joka voi muuttaa sen keskitaajuutta osittain viritysdiodin säädettävän kapasitanssin perusteella, mikä johtaa diodin kykyyn virittää piiriään.
Pii -diodeilla on tyypillisesti 0.7 VDC: n eteenpäin suuntautuva jännitehäviö, kun taas germanium -diodeilla on 0.3 VDC. Suurin käänteisjännite, joka tunnetaan nimellä katkaisujännite, ja suurimmat eteenpäin suuntautuvat virrat riippuvat tietyistä diodimalleista. Useimpiin piirin tarpeisiin on saatavana diodeja, joilla on tarvittavat erityisominaisuudet. Jos yksi diodi ei täytä vaatimuksia, useat sarja- tai rinnakkaiskäyttöiset diodit voivat riittää.