通过外延、掺杂剂扩散或离子注入等工艺，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）衬底上，这两种半导体材料之间的边界或界面称为PN结（英语：PNjunction）。PN结具有单向导电性（也称为整流特性），由此构成的半导体器件也成为二极管或整流器。PN结是构成各种半导体器件的基本组成单元之一。
对于硅晶体（或锗晶体）来说，五价元素磷、砷等称为施主元素（施主杂质），三价元素硼、铟等称为受主元素（受主杂质）。
（N为Negative的首字母，由于电子带负电荷而得此名）：掺入施主元素（施主杂质）的半导体材料中，导电电子的数量远多于空穴的数量，称为N型半导体。掺入少量杂质磷元素（或锑元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，磷原子外层的五个外层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键，多出的一个电子几乎不受束缚，较为容易地成为
（P为Positive的首字母，由于空穴带正电而得此名）：掺入受主元素（受主杂质）的半导体材料中，空穴的数量远多于导电电子的数量，称为P型半导体。掺入少量杂质硼元素（或铟元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候，会产生一个“
”，这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”，使得硼原子成为带负电的离子。这样，这类半导体由于含有较高浓度的“空穴”（“相当于”正电荷），成为能够导电的物质。
PN结是由一个N型掺杂区和一个P型掺杂区紧密接触所构成的，其接触界面称为冶金结界面。
在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，我们称两种半导体的交界面附近的区域为PN结。
在P型半导体和N型半导体结合后，由于N型区内自由电子为多子，空穴几乎为零称为少子，而P型区内空穴为多子，自由电子为少子，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差。由于自由电子和空穴浓度差的原因，N区的多子电子向P区扩散，P区的多子空穴向N区扩散。它们扩散的结果是：P区一侧失去空穴，留下了带负电的杂质离子，N区一侧失去电子，留下了带正电的杂质离子。开路中半导体中的离子不能任意移动，因此不参与导电。这些不能移动的带电粒子在P和N区交界面附近，形成了空间电荷区，也称为耗尽区，空间电荷区的薄厚和掺杂物浓度有关。
在空间电荷区形成后，由于正负电荷之间的相互作用，在空间电荷区形成了内建电场，其方向是从带正电的N区指向带负电的P区。显然，这个电场的方向与载流子扩散运动的方向相反，会阻止多子扩散。
另一方面，内建电场将使N区的少数载流子空穴向P区漂移，使P区的少数载流子电子向N区漂移，漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。从N区漂移到P区的空穴补充了原来交界面上P区所失去的空穴，从P区漂移到N区的电子补充了原来交界面上N区所失去的电子，这就使空间电荷减少，内电场减弱。因此，漂移运动的结果是使空间电荷区变窄，扩散运动加强。最后，多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧，留下离子薄层，这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。PN结的内电场方向由N区指向P区。
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