並非二極管具有單向導電性，而是PN結具有單向導電性。由於通常情況下的二極管具有一個PN結所以可以簡單地理解為它具有單向導電的性能。
PN結：一塊單晶半導體中 ，一部分摻有受主雜質是P型半導體，另一部分摻有施主雜質是N型半導體時，P型半導體和N型半導體的交界面附近的過渡區稱。PN結有同質結和異質結兩種。用同一種半導體材料製成的PN結叫同質結 ，由禁帶寬度不同的兩種半導體材料製成的PN結叫異質結。製造PN結的方法有合金法、擴散法、離子注入法和外延生長法等。製造異質結通常採用外延生長法。
在P型半導體中有許多帶正電荷的空穴和帶負電荷的電離雜質。在電場的作用下，空穴是可以移動的，而電離雜質（離子）是固定不動的 。N型半導體中有許多可動的負電子和固定的正離子。當P型和N型半導體接觸時，在界面附近空穴從P型半導體向N型半導體擴散，電子從N型半導體向P型半導體擴散。空穴和電子相遇而複合，載流子消失。因此在界面附近的結區中有一段距離缺少載流子，卻有分佈在空間的帶電的固定離子，稱為空間電荷區。P型半導體一邊的空間電荷是負離子，N型半導體一邊的空間電荷是正離子。正負離子在界面附近產生電場，這電場阻止載流子進一步擴散 ，達到平衡。
