正向偏置二极管传导电流并在其两端降低一个小电压，使大部分电池电压在灯两端下降。如果电池的极性接反，二极管会反向偏置，并降低所有电池电压，不给灯留下任何电压。如果我们认为二极管是一个自驱动开关（在正向偏置模式下关闭，在反向偏置模式下打开），这种行为是有道理的最显着的区别是二极管在导通时比普通机械开关下降的电压要大得多（0.7V对几十毫伏）。
二极管呈现的这种正向偏置电压降是由于PN结在施加电压的影响下形成的耗尽区的作用。如果半导体二极管两端没有施加电压，PN结区域周围会存在薄耗尽区，从而阻止电流流动（下图（a））耗尽区几乎没有可用的电荷载流子，并充当绝缘体。
图2.0.4：二极管表示：(a)PN结模型，(b)原理图符号，(c)物理零件。
二极管的原理图符号如上图（b）所示，阳极（尖端）对应于（a）处的P型半导体(b)处的阴极棒，非尖端，对应于(a)处的N型材料另请注意，物理零件(c)上的阴极条纹对应于符号上的阴极。
一旦施加到阳极的电压比阴极高出大于耗尽层电位的量，从阳极到阴极的常规电流的正向传导就开始了，如图2.0.5所示。
图2.0.5:二极管正向传导
随着阳极和阴极之间施加的电压增加，正向电流首先缓慢增加，因为电荷载流子开始穿过耗尽层，然后以近似指数的方式快速增加。因此，二极管在“导通”或以“正向偏置”模式导通时的电阻不是零欧姆，而是非常低。因为在耗尽电势以近似如下指数曲线被克服后，正向传导增加，正向电阻(V/I)根据施加的电压略有变化。
正向电压
相反，如果在PN结两端施加正向偏置电压，耗尽区会坍塌变得更薄二极管对通过它的电流的电阻变小为了让持续的电流通过二极管；但是，耗尽区必须被施加的电压完全塌陷。这需要一定的最小电压才能完成，称为正向电压，如下图所示：
图2.0.6:从(a)到(b)增加正向偏置会降低耗尽区的厚度。
对于硅二极管，典型的正向电压为标称值0.7V；对于锗二极管，正向电压仅为标称值0.3V。构成二极管的PN结的化学成分决定了其标称正向电压值，这就是硅二极管和锗二极管具有如此不同的正向电压的原因。对于很宽的二极管电流范围，正向压降保持近似恒定，这意味着二极管压降与电阻器甚至正常（闭合）开关的压降不同对于大多数简化的电路分析，导通二极管两端的压降可被视为标称值的恒定值，与电流量无关。
二极管方程
实际上，正向压降更为复杂给定结点上的电压降、结点温度和几个物理常数，方程描述了通过二极管的准确电流它通常被称为二极管方程：
式中：
ID=二极管电流,单位为安，
ls=饱和电流，单位为安(通常为1x10-12安)，
e=欧拉常数(~2.718281828)，
q=电量(1.6x10-18库)，
VD=跨二极管施加的电压(以伏为单位)，
N=“非理想”或“辐射”系数(通常在1和2之间)，
k=玻尔兹曼常数(1.38x10-23)，
T=结温(开尔文)。
术语kT/q描述了由于温度作用在PN结内产生的电压，称为结的热电压或Vt。在室温下，这大约是26mV知道这一点，并假设“非理想性”系数为1，我们可以简化二极管方程并将其改写为：
式中：
lD=二极管电流
IS=饱和电流(通常为1x10-12A)
e=欧拉常数(~2.718281828)
VD=跨二极管施加的电压(以伏为单位)
通过“二极管方程”即可分析简单的二极管电路，只要明白电流传导二极管两端的电压降，随着流过它的电流量而变化，但这种变化在很宽的电流范围内是相当小的。这就是为什么许多教科书只是简单地说导电半导体二极管上的压降保持恒定，硅为0.7V，锗为0.3V。
然而，一些电路故意利用PN结固有的指数电流/电压关系，因此只能在这个方程的应用环境中理解此外，由于温度是二极管方程中的一个因素，正向偏置的PN结也可以用作温度感测器件，因此只有在概念上掌握了这一数学关系后才能理解。
审核编辑：汤梓红