Οι δίοδοι ημιαγωγών είναι συσκευές στερεάς κατάστασης που άγουν τα ηλεκτρόνια σε μία μόνο κατεύθυνση και χρησιμοποιούν έναν ενωμένο θετικό (P) και αρνητικό (N) ημιαγωγό. Όταν το υλικό τύπου Ν είναι αρνητικό, οι δότες ηλεκτρονίων απελευθερώνουν ηλεκτρόνια προς τον πιο θετικό ημιαγωγό τύπου P, με αποτέλεσμα μια αγωγιμότητα προς τα εμπρός. Μια συνθήκη αντίστροφης πόλωσης εμφανίζεται όταν το υλικό τύπου P είναι αρνητικό και το υλικό τύπου Ν είναι θετικό. Οι δίοδοι ημιαγωγών μοιάζουν πολύ με μονόδρομες βαλβίδες που χρησιμοποιούνται για αντλίες νερού. Όταν η αντλία είναι απενεργοποιημένη, το νερό δεν ρέει πίσω επειδή η βαλβίδα μονής κατεύθυνσης το εμποδίζει, αλλά όταν η αντλία λειτουργεί, το νερό ρέει σαν να μην υπάρχει καθόλου η βαλβίδα.
Οι πρώτες δίοδοι ημιαγωγών ήταν αέριες, είχαν μια άμεσα θερμαινόμενη κάθοδο και μια πλάκα και ήταν μέσα σε ένα σωλήνα κενού. Όταν ένα αρνητικό φορτίο είναι διαθέσιμο στην κάθοδο, η θερμική ενέργεια κάνει τα ηλεκτρόνια να πετούν μέσα στο κενό και να έλκονται από τη θετικά φορτισμένη πλάκα. Με μια θετική κάθοδο, δεν ρέουν ηλεκτρόνια από την πλάκα. Αυτός ο μηχανισμός κατέστησε δυνατούς τους πρώτους ανορθωτές ισχύος, οι οποίοι μετέτρεψαν το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) σε συνεχές ρεύμα (DC).
Οι μικρές δίοδοι σήματος έχουν πολύ χαμηλή πτώση τάσης προς τα εμπρός, γεγονός που τις καθιστά χρήσιμες για την ανίχνευση σήματος και τη μεταγωγή χαμηλής τάσης. Για εφαρμογές ραδιοσυχνοτήτων, ημιαγωγοί γερμανίου με σύνδεση μετάλλου σε ημιαγωγό χρησιμοποιούνται για ανίχνευση χαμηλού επιπέδου και άλλες μετατροπές χαμηλού επιπέδου σήματος. Διάφοροι τύποι διόδων μεταγωγής μικρού σήματος κατηγοριοποιούνται από διάφορους παράγοντες, όπως η ταχύτητα μεταγωγής και η χωρητικότητα διασταύρωσης.
Οι δίοδοι Schottky είναι δίοδοι ημιαγωγών που κατασκευάζονται ειδικά χρησιμοποιώντας έναν ημιαγωγό ενωμένο με ένα μέταλλο. Η προκύπτουσα πτώση τάσης είναι περίπου 0.5 volt συνεχούς ρεύματος (VDC). Οι δίοδοι Schottky χρησιμοποιούνται για εφαρμογές σύσφιξης που προστατεύουν το κύκλωμα από την εμφάνιση παροδικών τάσεων άνω του 1 VDC πάνω από το θετικό επίπεδο τροφοδοσίας DC. Αυτό είναι δυνατό συνδέοντας την άνοδο μιας διόδου Schottky στη γραμμή σήματος που προστατεύεται ενώ συνδέετε την κάθοδο με τον θετικό δίαυλο τροφοδοσίας.
Οι δίοδοι συντονισμού χρησιμοποιούν την αντίστροφη χωρητικότητα πόλωσης της διόδου. Όταν αυξάνεται η τάση αντίστροφης πόλωσης, η χωρητικότητα συνήθως μειώνεται λόγω της επίδρασης της ουσιαστικής μείωσης της επιφάνειας της διασταύρωσης υπό αυξημένη αντίστροφη τάση. Το κύκλωμα DC μπορεί να χειριστεί αυτή τη ρυθμιζόμενη χωρητικότητα της διόδου συντονισμού. Αυτή η χωρητικότητα είναι μέρος ενός κυκλώματος εναλλασσόμενου ρεύματος που μπορεί να αλλάξει την κεντρική του συχνότητα με βάση εν μέρει τη ρυθμιζόμενη χωρητικότητα της διόδου συντονισμού, με αποτέλεσμα τη δυνατότητα της διόδου να συντονίζει το κύκλωμά της.
Οι δίοδοι πυριτίου έχουν συνήθως πτώση τάσης προς τα εμπρός 0.7 VDC, ενώ οι δίοδοι γερμανίου έχουν 0.3 VDC. Η μέγιστη αντίστροφη τάση, γνωστή ως τάση διάσπασης, και τα μέγιστα προς τα εμπρός ρεύματα εξαρτώνται από συγκεκριμένους σχεδιασμούς διόδων. Για τις περισσότερες ανάγκες κυκλώματος, υπάρχουν διαθέσιμες δίοδοι με τα ειδικά χαρακτηριστικά που απαιτούνται. Εάν μια μεμονωμένη δίοδος δεν πληροί τις απαιτήσεις, μπορεί να αρκούν πολλαπλές δίοδοι σε σειρά ή παράλληλη λειτουργία.