定義

物質存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導電性和導電導熱性差或不好的材料，如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等，稱為絕緣體。而把導電、導熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介于導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。與金屬和絕緣體相比，半導體材料的發現是最晚的，直到20世紀30年代，當材料的提純技術改進以后，半導體的存在才真正被學術界認可。

1948年，威廉·肖克利的論文《半導體中的PN結和PN結型晶體管的理論》發表于貝爾實驗室內部刊物。肖克利在1950年出版的《半導體中的電子和空穴》中詳盡地討論了結型晶體管的原理，與約翰·巴丁、沃爾特·布喇頓共同發明的點接觸型晶體管所采用的不同的理論。

pn結電容N型半導體

摻入少量雜質磷元素（或銻元素）的硅晶體（或鍺晶體）中，由于半導體原子（如硅原子）被雜質原子取代，磷原子外層的五個外層電子的其中四個與周圍的半導體原子形成共價鍵，多出的一個電子幾乎不受束縛，較為容易地成為自由電子。于是，N型半導體就成為了含自由電子濃度較高的半導體，其導電性主要是因為自由電子導電。

pn結電容P型半導體

摻入少量雜質硼元素（或銦元素）的硅晶體（或鍺晶體）中，由于半導體原子（如硅原子）被雜質原子取代，硼原子外層的三個外層電子與周圍的半導體原子形成共價鍵的時候，會產生一個“空穴”，這個空穴可能吸引束縛電子來“填充”，使得硼原子成為帶負電的離子。這樣，這類半導體由于含有較高濃度的“空穴”（“相當于”正電荷），成為能夠導電的物質。

pn結電容電子與空穴的移動

漂移運動

上面敘述的兩種半導體在外加電場的情況下，會作定向運動。這種運動成為電子與空穴（統稱“載流子”）的“漂移運動”，并產生“漂移電流”。

根據靜電學，電子將作與外加電場相反方向的運動，并產生電流（根據傳統定義，電流的方向與電子運動方向相反，即和外加電場方向相同）；而空穴的運動方向與外加電場相同，由于其可被看作是“正電荷”，將產生與電場方向相同的電流。

兩種載流子的濃度越大，所產生的漂移電流越大。

擴散運動

由于某些外部條件而使半導體內部的載流子存在濃度梯度的時候，將產生擴散運動，即載流子由濃度高的位置向濃度低的位置運動。

pn結電容PN結的形成

采用一些特殊的工藝（見本條目后面的段落），可以將上述的P型半導體和N型半導體緊密地結合在一起。在二者的接觸面的位置形成一個PN結。

P型、N型半導體由于分別含有較高濃度的“空穴”和自由電子，存在濃度梯度，所以二者之間將產生擴散運動。即：

• 自由電子由N型半導體向P型半導體的方向擴散

• 空穴由P型半導體向N型半導體的方向擴散

載流子經過擴散的過程后，擴散的自由電子和空穴相互結合，使得原有的N型半導體的自由電子濃度減少，同時原有P型半導體的空穴濃度也減少。在兩種半導體中間位置形成一個由N型半導體指向P型半導體的電場，成為“內電場”。