p 型と n 型を接ぎ合わせると、接合面をはさんで正孔と電子が互いの側へ広がり、出会ったところで結びついて消える。残るのは動けない不純物イオンだけで、キャリアのほとんどない層ができる。これが空乏層である。
残ったイオンは p 側に負、n 側に正なので、空乏層の中にはキャリアを押し戻す向きの電位差が生まれる。この電位差が、それ以上混ざり合うのを止めている。
p 側を正にする順方向の電圧は、この電位差を打ち消す向きに働く。電圧を上げるほど空乏層は狭まり、およそ 0.6 V を超えたところで電流が流れ出す。逆に n 側を正にすると空乏層は広がり、電流はほとんど流れない。一方向にしか流さないこのふるまいがダイオードである。