为主。当两者结合时，载子因浓度梯度产生扩散运动，形成由N区指向P区的内电场，最终达到扩散与漂移的动态平衡。PN结具有
内部刊物发表论文《半导体中的P-N结和P-N结型电晶体的理论》。1950年，他在著作《半导体中的电子和电洞》中系统阐述了结型晶体管原理。肖克利与
PN结是半导体器件中最基础、最重要的结构之一，由P型半导体和N型半导体紧密接触形成。
P型半导体掺杂了三价元素（如硼），主要依靠带正电的“空穴”作为多数载流子导电；N型半导体掺杂了五价元素（如磷），主要依靠带负电的“电子”作为多数载流子导电。
当两者接触时，由于载流子浓度差异，空穴从P区向N区扩散，电子从N区向P区扩散。
扩散的载流子在交界面复合，留下不能移动的杂质离子，从而形成一个几乎没有自由载流子的空间电荷区（亦称耗尽层、势垒区）。
空间电荷区产生一个从N区指向P区的内建电场（内建电势），硅材料约为0.6-0.7V，锗材料约为0.2-0.3V。
内建电场阻碍多数载流子的进一步扩散，同时促进少数载流子的漂移运动，当扩散电流与漂移电流达到动态平衡时，PN结稳定形成。
PN结具有单向导电性（整流特性）：正向偏置（P区接正，N区接负）时导通，反向偏置时截止。
它是二极管、双极型晶体管（BJT）、场效应晶体管（FET/MOSFET）、太阳能电池、发光二极管（LED）等几乎所有现代半导体器件的核心结构单元。
1948年，威廉·肖克利的论文《半导体中的P-N结和P-N结型电晶体的理论》发表於贝尔实验室内部刊物。肖克利在1950年出版的《半导体中的电子和电洞》中详尽地讨论瞭结型电晶体的原理，与约翰·巴丁、沃尔特·布喇顿共同发明的的点接触型电晶体所采用的不同的理论。
1947年，约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿共同发明了第一个半导体三极管（点接触型），此后一个月，威廉·肖克利发明了结构不同的PN结晶体管
。1956年，巴丁、布拉顿和肖克利因对晶体管的贡献共同获得诺贝尔物理学奖
掺入少量杂质磷元素（或锑元素）的矽晶体（或锗晶体）中，由於半导体原子（如矽原子）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，较为容易地成为自由电子。於是，N型半导体就成为了含电子浓度较高的半导体，其导电性主要是因为自由电子导电。
掺入少量杂质硼元素（或铟元素）的矽晶体（或锗晶体）中，由於半导体原子（如矽原子）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「电洞」，这个电洞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，这类半导体由於含有较高浓度的「电洞」（「相当於」正电荷），成为能够导电的物质。
上面叙述的两种半导体在外加电场的情况下，会作定向运动。这种运动成为电子与电洞（统称「载子」）的「漂移运动」，并产生「漂移电流」。
根据静电学，电子将作与外加电场相反方向的运动，并产生电流（根据传统定义，电流的方向与电子运动方向相反，即和外加电场方向相同）；而电洞的运动方向与外加电场相同，由於其可被看作是「正电荷」，将产生与电场方向相同的电流。
采用一些特殊的工艺（见本条目後面的段落），可以将上述的P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起。在二者的接触面的位置形成一个PN接面。
P型、N型半导体由於分别含有较高浓度的「电洞」和自由电子，存在浓度梯度，所以二者之间将产生扩散运动。即：
载子经过扩散的过程後，扩散的自由电子和电洞相互结合，使得原有的N型半导体的自由电子浓度减少，同时原有P型半导体的电洞浓度也减少。在两种半导体中间位置形成一个由N型半导体指向P型半导体的电场，成为「内电场」。
在内电场形成以後，载子的扩散运动和漂移运动互相制约，最後达到动态平衡。
现代器件中的PN结通常通过掺杂梯度、外延生长、离子注入与退火等复杂工艺形成，而不再是简单的P型与N型材料直接接触。
在实际制造过程中，例如通过矩形掩膜进行扩散形成PN结时，会在边缘产生柱面结和掩膜弯角处的球面结。这种曲率效应会导致击穿电压低于中心区域的平行平面结，从而影响高压器件的可靠性。为改善此问题，常采用场板、场限制环等结终端技术来降低表面电场，提高击穿电压。
约0.5V，导通压降约0.7V，锗材料约0.2-0.3V，正向电流随外加电压的增加呈指数级增长
反向偏置时，外电场方向与内建电场方向相同，增强了内建电场和势垒，导致耗尽层变宽，多数载流子的扩散运动被强烈抑制，仅由少数载流子的漂移运动形成微弱的反向电流
。反向饱和电流极其微弱，通常为纳安级，在一定反向电压范围内基本保持不变，但对温度敏感
PN结的伏安特性呈指数关系，正向电流随电压指数增长，反向饱和电流基本恒定
当反向电压超过一定值时，PN结会发生击穿，击穿类型包括雪崩击穿、齐纳击穿和热击穿
作为半导体器件的核心结构，其单向导电性、电容效应等特性是众多电子元件工作的物理基础
，利用其单向导电性广泛应用于整流、开关、稳压、发光以及光电转换等电路中
。发光二极管与激光二极管在正向偏置下，注入的电子与空穴在PN结耗尽区附近复合，以光子形式释放能量，实现电致发光
。PN结是构成各种逻辑门、存储器单元等集成电路基础结构单元，并用于实现器件之间的电学隔离
利用PN结的电学特性可制成多种传感器，例如PN结温度传感器利用其正向压降随温度变化的特性进行测量
。随着新能源汽车、泛能源等领域对温度感知精度和可靠性要求持续提升，PN结温度传感器的应用持续扩大
。中国已于2025年12月发布了国家标准《GB/T 20521.5-2025 半导体器件 第14-5部分：半导体传感器 PN结半导体温度传感器》，该标准于2026年7月正式实施
。PN结也是光电探测器、MEMS（微机电系统）器件制造（如自停止腐蚀技术）等领域的核心结构
PN结是半导体器件中最基础、最重要的结构之一，是所有半导体器件的基础，决定了二极管、
在实际半导体功率器件的制造过程中，PN结边缘的球面或柱面结构（曲率效应）会导致其击穿电压显著低于理想平行平面结的击穿电压。
为改善此问题，发展了场板、场限制环、磨角等结终端技术，以降低表面电场，使PN结的击穿电压接近或达到理想平行平面结的击穿电压。
在二维材料垂直异质结中，研究者首次提出并实现了一种结合量子弹道输运与雪崩效应的新型PN结击穿机制——弹道雪崩，该机制在实现载流子倍增的同时保持低功耗、低噪声，并已应用于高性能中红外光电探测器和场效应晶体管
通过“调制掺杂生长”方法可制备高质量、可控掺杂的“马赛克”石墨烯PN结，其具有高载流子迁移率，并基于独特的“光热电”效应开发高效光电转换器件，引入金属纳米结构可增强该效应
自停止腐蚀方法可用于MEMS器件制造中精确控制硅结构尺寸，且因其几乎不刻蚀铝而与