В теме (
http://pro-radio.ru/technology/1312/ ) "ЮХа" на пальцах объяснял, чем ШИМ лучше и почему терморегуляция/термостабилизация необходима. Эта аналогия оттуда, сказано красиво просто. Можно сложно, через баланс мощности нагревателя и теплообмен со средой, это будет правильно, но не наглядно.
Про перегрев и недогрев - это зависит. Отечественные ЭПСН с диодом не перегреются, без тоже терпимо. В китайских (с пластиковой рукояткой) диод чаще уже стоит в рукоятке, так они на спирали экономят, тем более стоит в "турбо" паяльниках с кнопкой быстрого разогрева. Там прикол в том, что провод может быть типа резистором, так что поменяете провод на нормальный, будет перегреваться и с диодом. Выход - диммер.
Ну и по остальному. Нагреться нагреется, будет даже немного сверх того, даже с диодом, это правда зависит от того, что в розетке. Оптимальная температура что-то около 300, ее смотрят по канифоли, она должна кипеть но не гореть, иначе загадит то, что вы залуживаете, ну и припой браться не будет на жало. Розе и вудом вроде не паяют, им лудят (например платы методом макания).
В ссылке на изиэлектроникс вся теория есть...