レベル変換用のこの回路（5V <> 3.3V）はどのように機能しますか？

この回路はどのように正確に機能していますか？5Vと3.3Vロジック間のレベルコンバーターであり、双方向です。

いくつかの理論はありますが、確信はありません（MOSFETを使用したことがありません）。そして、そのダイオードは何のためですか？

SparkFunのデータシートからこの画像を取得します（レベルコンバーター）ます。

デバイスがラインをプルダウンしていない場合、「左側」（電圧が低い）はプルアップ抵抗によりハイ状態になります。ゲート間の電圧とソースしきい値電圧を下回り、MOSFETは導通していません。したがって、「右側」（より高い電圧で）もプルアップ抵抗によってプルアップされます。

「左側」がラインをロー状態にプルダウンすると、ソースとゲートしきい値を超えて上昇し、MOSFETが導通し始めます。そのため、「右側」は導電性MOSFETを介してロー状態にプルダウンされます。

「右側」がラインをプルダウンすると、ドレインとゲートの「左側」を低状態に接続し、MOSFETを導通させるため、両側が同じ電圧レベルまで低にプルされます。

詳細な説明は、I2Cバス設計のレベルシフト手法にあります。 4ページのセクション2.1.1の（PDF）にあります。

間違いを犯した場合は、お気軽に修正してください。