Наиболее распространенная функция диода - пропускать электрический ток в одном направлении (называемом прямым направлением диода), блокируя его в противоположном направлении (обратном направлении). Таким образом, диод можно рассматривать как электронную версию обратного клапана . Это однонаправленное поведение называется выпрямлением и используется для преобразования переменного тока (ac) в постоянный ток (dc). Формы выпрямителей, диодов могут быть использованы для таких задач, как извлечение модуляции из радиосигналов в радиоприемниках.

Однако диоды могут иметь более сложное поведение, чем это простое двухпозиционное действие, из-за их нелинейных вольт-амперных характеристик. Полупроводниковые диоды начинают проводить электричество только при наличии определенного порогового напряжения или напряжения включения в прямом направлении (состояние, в котором диод считается смещенным в прямом направлении). Падение напряжения на диоде с прямым смещением мало изменяется в зависимости от тока и является функцией температуры; этот эффект можно использовать как датчик температуры или как источник опорного напряжения.. Кроме того, высокое сопротивление диодов току, протекающему в обратном направлении, внезапно падает до низкого сопротивления, когда обратное напряжение на диоде достигает значения, называемого напряжением пробоя.

Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода может быть настроена путем выбора полупроводниковых материалов и легирующих примесей, вводимых в материалы во время производства. Эти методы используются для создания диодов специального назначения, которые выполняют множество различных функций. Например, диоды используются для регулирования напряжения (стабилитроны), для защиты цепей от скачков высокого напряжения (лавинные диоды), для электронной настройки радио- и телевизионных приемников ( варакторные диоды), для генерации радиочастотных колебаний (туннельные диоды). Диоды Ганна, IMPATT-диоды), а также для изготовления света (светодиоды). Туннельные диоды, диоды Ганна и IMPATT имеют отрицательное сопротивление , что полезно в микроволновых и переключающих схемах.

В качестве генераторов дробового шума можно использовать как вакуумные, так и полупроводниковые диоды .