Диодът е нелинейно устройство. Това е показано на графиката по-долу, както и фактът, че зависимостта на ток от напрежение при него не е права линия.

 

 

 

 

В правия участък на графиката, напрежението, при което токът започва да се увеличава бързо, се нарича колянно напрежение на диода.

 

Изучаването на диодната верига обикновенно се заключава до определянето на това дали диодното напрежение е по-високо или по-ниско от колянното напрежение. Последното за силиконовия диод е приблизително 0.7 волта, а за германиевият е 0.3 волта.

 

            Ако колянното напрежение е по-високо, диодът лесно провежда ток.

            Ако колянното напрежение е по-ниско, диодът лошо провежда ток.

 

Режимът на полупроводниковия диод във верига се представя чрез неговата волт-амперна характеристика, или I-V графика. Формата на кривата се определя чрез преминаването на заредени носители през т.нар. бедна на токоносители област, която съществува при p-n прехода между различни полупроводници. Когато първо се създава p-n преход, подвижните електрони от N слоя дифузират в Р слоя, където има голяма концентрация на дупки (свободни места за електрони), с които електроните се „рекомбинират”. Когато подвижен електрон се рекомбинира с дупка, и дупката и електронът изчезват, оставяйки един неподвижен положително зареден донор (примесен атом) в N слоя и отрицателно зареден приемник (примесен атом) в Р слоя. Областта около p-n прехода става бедна на токоносители и затова се проявява като изолатор.

 

Независимо от това, широчината на бедната на токоносители област (наречена бедна на токоносители широчина) не може да нараства неограничено. За всяка двойка електрон-дупка, която се рекомбинира, един положително зареден йон остава назад в N слоя, а един отрицателно зареден йон остава в Р слоя. С продължаване на рекомбинирането се създават повече йони, през бедната на токоносители област се създава нарастващо електрическо поле, което действа за забавяне и на края за окончателно спиране на рекомбинирането. В този момент, има „вътрешно” напрежение в бедната на токоносители област.

 

Ако към диода се подаде външно напрежение със същата полярност като тази на вътрешното напрежение, бедната на токоносители област продължава да действа като изолатор, предпазващ всеки значителен електрически поток (освен ако двойки електрон-дупка са били активно създадени в прехода от , например светлина. Виж фотодиод). Това е явлението  обратно (запушващо) преднапрежение. Все пак, ако полярността на външното напрежение противодейства на вътрешното напрежение, рекомбинирането може отново да продължи, в резултат на което ще имаме съществен електрически ток през p-n прехода (т.е. рекомбиниране на съществен брой електрони и дупки на прехода). За силиконовите диоди, вътрешното напрежение е приблизително 0.7 V (0.3 V за Германиевите и 0.2 V за Шотки). Следователно, ако през диода премине външно напрежение, около 0.7 V ще се разпредели в диода така, че Р слоя е положителен  по отношение на N слоя и за този диод се казва, че е „включен” тъй като има право (отпушващо) преднапрежение.

 

 

При голямо обратно преднапрежение, над максималното обратно напрежение или МОН, настъпва т.нар. процес на пробив, който причинява високо усилване в тока (т.е. създават се голям брой електрони и дупки и се отдалечават от p-n прехода), което обикновенно уврежда устройството завинаги. Лавинният диод е умишлено проектиран за употреба в лавинния участък. В Ценеровия диод, концепцията за МОН е неприложима. Този диод съдържа силно примесен p-n преход, позволяващ на електроните да пробият тунел от лавинната зона на материала от р-вид до проводимата зона на материала от n –вид, така че обратното напрежение се „фиксира” към дадена стойност (наречена Ценерово напрежение) и не настъпва лавина. Двете устройства, имат ограничение за максималния ток и мощност в областта на фиксираното обратно напрежение. Също така, следвайки края на правата проводимост във всеки диод, за кратко време има обратен ток. Устройството не придобива своята пълна блокираща способност докато не спре обратният ток.

 

Във втория участък, при обратно преднапрежение по- положително от МОН, има малък обратен ток на насищане. В участъка на обратно преднапрежение за един нормален 

P-N  диод, токът в устройството е много слаб (в порядъка на µA). Независимо от това, той зависи от температурата и при значително високи температури, може да се наблюдава значително количество обратен ток (mA или повече).

 

Третият участък е с право, но малко преднапрежение, и се провежда малък прав ток.

 

Волт-амперната крива е експоненциална. В нормалния силиконов диод, при номинален ток, произволното включено напрежение е определено на 0.6 до 0.7 волта. Стойността за другите видове диоди е различна – за диодите на Шотки – 0.2 V, Германиевите диоди – 0.25 до 0.3 V, а диодите, излъчващи  червена или синя светлина (светодиоди) могат да имат стойности от 1.4 V и съответно 4.0 V.