二极管的单向导电特性用途很广，到底是什么原因让电子如此听话呢？它的微观机理是什么呢？这里简单形象介绍一下：
假设有一块p型半导体（用黄色代表空穴多）和一块n型半导体（用绿色代表电子多），它们自然状态下分别都是电中性的，即不带电。如图1所示。
图1. p型和n型半导体
把它们结合在一起，就形成pn结。边界处n型半导体的电子自然就会跑去p型区填补空穴，留下失去电子而显正电的原子。相应p型区边界的原子由于得到电子而显负电，于是就在边界形成一个空间电荷区。为什么叫“空间电荷区”？是因为这些电荷是微观空间内无法移动的原子构成的。
空间电荷区形成一个内建电场，电场方向由n到p，这个电场阻止了后面的电子继续过来填补空穴，因为这时p型区的负空间电荷是排斥电子的。电子和空穴的结合会越来越慢，最后达到平衡，相当于载流子耗尽了，所以空间电荷区也叫耗尽层。这时pn结整体还呈电中性，因为空间电荷有正有负互相抵消。如图2所示。
图2. pn结形成内建电场
外加正向电压，电场方向由正到负，与内建电场相反，削弱了内建电场，所以二极管容易导通。绿色箭头表示电子流动方向，与电流定义的方向相反。如图3所示。
图3. 正向导通状态
外加反向电压，电场方向与内建电场相同，增强了内建电场，所以二极管不容易导通。如图4所示。当然，不导通也不是绝对的，一般会有很小的漏电流。随着反向电压如果继续增大，可能造成二极管击穿而急剧漏电。
图4. 反向不导通状态
图5是二极管的电流电压曲线供参考。
图5.二极管电流电压曲线
图6形象的展示了不同方向二极管为什么能导通和不能导通，方便理解。
图6. 不同方向导通效果不同
生活中单向导通的例子也不少，比如地铁进站口的单向闸机，也相当于二极管的效果：正向导通，反向不导通，如果硬要反向通过，可能就会因为太大力“反向击穿”破坏闸机了。