在第一讲中，介绍了两种导电类型的半导体：N型半导体和P型半导体。如果在一块半导体内，一边是N型，一边是P型，会产生什么现象呢？
先做一个实验
晶体二极管就是上面说的那种半导体，它的一部分是P型，另一部分是N型，分别用导线引出。这两根引线，就是晶体二极管的管脚。
用一个二极管、两节干电池、一个手电筒电珠，按图1（a）连接。接好以后，电珠可能发亮。如果不亮，按图1（b）改接，即掉换二极管接至电池的极性，这时电珠就会发亮。总之，只要电珠是好的，图1（a）（b）的两种连接方法，一定有一种连接方法能使电珠发亮，而另一种连接方法则电珠不亮。
如用一根导线代替二极管，按图1（a）（b）两种连接方法电珠都会发亮。
这个实验说明了二极管的导电与它所接电池的极性有关系，即只有一个方向能导电。一般导体的导电是与它所接电池的极性没有关系的，两个方向都能导电。
两种导电性能的半导体结合在一起，产生了质的变化！下面就讲一讲这个变化的过程。
扩散运动和漂移运动
在一杯清水中，滴入一滴蓝墨水。这滴蓝墨水会逐渐扩大开来，不一会，整杯清水都变成淡蓝色的了。这种现象就是“扩散”。蓝墨水中蓝色物质的浓度大。清水中没有蓝色物质。“扩散”就是浓度大的物质向浓度小的物质中渗透。
在N型半导体中，由于电子是多数载流子，空穴是少数载流子，所以电子的浓度很大，空穴的浓度很小。在P型半导体中，情况相反，空穴的浓度很大，电子的浓度很小。如果同一块半导体中，一边是N型（叫N区），一边是P型（叫P区），根据上述扩散原理，N区浓度大的电子载流子就会向P区扩散；P区浓度大的空穴载流子就会向N区扩散。扩散首先在N区和P区交接处进行。扩散的结果，使N区的电子减少，在N区一边就出现了带正电的原子，或者说出现了正离子（原子在正常情况下不带电，失去电子就带正电，得到电子就带负电。带电的原子叫离子）。同样，P区的空穴向N区扩散，P区空穴减少，出现带负电的原子，或者说出现负离子。离子质量较大，不会移动。因此，在P区N区交界处，在P区一边有负离子，在N区一边有正离子，见图2。这样，在N区P区交界处就形成了一边带正电荷、一边带负电荷的一个区域，叫做空间电荷区。电荷同性相斥，异性相吸。因此，正离子对空穴有推斥作用，对电子有吸引作用；负离子对电子有推斥作用，对空穴有吸引作用。这种推斥、吸引作用，可以用电场来表示。电场的方向规定为从正电荷指向负电荷。拿电子来说，由于电子荷负电，被正电荷吸引，所以它在电场内将逆着电场方向运动，如果顺着电场方向运动，就要受到推斥。空穴荷正电，被负电荷吸引，所以在电场内将顺着电场方向运动，如果逆着电场方向运动，就要受到推斥。
图2中所示的空间电荷区，就叫PN结。概括地说：在P区N区交界面上由于载流子扩散作用形成的空间电荷区，叫做PN结。
从图2中可以看出，P区空穴向N区扩散，是逆电场方向的，所以受到电场的阻力。同样，N区电子向P区扩散，是顺电场方向的，所以也受到阻力。因此，PN结电场对扩散运动起阻碍作用。随着扩散的发展，带电离子增多，空间电荷区扩大，电场也就加强，扩散运动受电场的阻力也愈大。
另一方面，在P区除多数载流子空穴外，还有少数载流子电子；在N区除多数载流子电子外，还有少数载流子空穴。这些少数载流子，在电场作用下，也会运动：P区的少数载流子电子，会被吸向N区；N区的少数载流子空穴会被吸向P区。这种运动，叫做漂移运动。很明显，电场愈强，漂移运动也愈强。
PN 结电场是在扩散一开始就形成的，所以少数载流子的漂移运动和多数载流子的扩散运动是同时产生的，而且这两种运动的方向是相反的。对立统一规律是宇宙的根本规律。PN结也是这样，载流子的扩散运动和漂移运动是矛盾着的两个方面，它们互相联系着，并且在一定条件下处于统一体中。PN结就是载流子的扩散和漂移这一对矛盾的统一体。
空间电荷区的厚度，随着载流子扩散运动的发展而增加。在一定环境条件下（例如温度不变），扩散逐渐减少，漂移逐渐增加，扩散和漂移趋向于平衡，最后，扩散的载流子和漂移的载流子数量相等，运动方向相反，扩散不再发展，空间电荷区的厚度不再增加，达到动态平衡状态。环境条件变化，这种平衡就被破坏，而在新的条件下达到新的平衡。
空间电荷区，也叫阻挡层，它阻挡载流子的扩散。阻挡层愈厚，扩散也就愈难。
上面已说过，空间电荷区建立了一个电场，这个电场在空间电荷区两边形成一个电位差，或者叫做位垒（又叫势垒）。位垒越高，阻挡扩散的作用也愈大，相当于阻挡层愈厚。一般条件下，锗PN结的位垒为0.3～0.4伏，硅PN结为0.5～0.7伏。
在扩散和漂移运动平衡时，总电流为零。
PN 结外加顺向电压时的导电情况
如果P区用导线接到电池正极，N区用导线接到电池负极，如图3所示。这时在PN结中除了空间电荷产生的内部电场E\(_{内}\)以外，还加上一个外加电池产生的电场E外。这两个电场的方向相反，因此削弱了PN结电场E\(_{内}\)，破坏了扩散与漂移运动的平衡，扩散超过漂移，也就是说P区的空穴将向N区进一步扩散，N区的电子将向P区进一步扩散。由于位垒的电位差只有0.3～0.7伏，所以只要加零点几伏的电压，扩散电流就将大大增加，这时PN结呈现的电阻是很小的，处于导通状态。
PN 结外加反向电压时的导电情况
如果P区用导线接到电池负极，N区用导线接到电池正极，如图4所示。这时外加电池产生的电场E\(_{外}\)，与PN结电场E内方向一致，加强了PN结电场，使PN结位垒增高。PN结电场的加强，也破坏了扩散运动和漂移运动的平衡，使漂移运动占优势，而扩散运动更难进行。只要外加零点几伏电压，就可以阻止扩散运动。但是，漂移运动是少数载流子运动，所以形成的电流是很小的，而且当外加电压达到某个数值后，凡可能在PN结电场作用下参与导电的少数载流子，都已参加导电，这时再增加电压，电流也不会再增大。所以PN结在反向电压的作用下，电阻是很大的。这就说明了图1中电池连接方向改变影响电珠发亮的道理。
在上一讲中说过，当温度升高时，半导体中的载流子（包括多数载流子和少数载流子）会显著增加，所以温度升高后，反向电流会增加。如果温度很高，少数载流子骤增，反向电流很大，就相当于阻挡层击穿了，失去单向导电的作用，这时叫做热击穿。一般锗PN结的工作温度不能超过70～80℃，硅PN结的工作温度可以到200℃。
反向电压也不能无限增大。当反向电压到达某一定数值时，它产生的电场强度足以把半导体晶格中的电子“拉”出来，这时载流子骤增，反向电流也骤增，PN结也就击穿了。这个电压叫做反向击穿电压。为了防止反向击穿，对二极管都规定了最高反向工作电压数值，使用时要注意。
PN 结电容
从图2可以看到，阻挡层（即空间电荷区）P区一边聚集带负电的离子，N区一边聚集带正电的离子。这种结构，就像一个平板电容器两个极片上充电的情况一样。如果接上交流电，阻挡层将依次充放电，起电容器的作用。这种由带电离子组成的电容，叫做本征电容，用符号C\(_{0}\)表示。
此外，在扩散过程中，从P区扩散到N区的空穴，由于扩散速度较慢，会在N区一边聚集，同样，N区扩散到P区的电子，也会在P区一边聚集。空穴带正电，电子带负电，像上述带电离子一样，也形成一个电容。这种由扩散作用形成的电容，叫做扩散电容，用符号C\(_{D}\)来表示。
本征电容和扩散电容都很小，在低频时影响不大，但在高频时影响很大。这种电容较大的二极管，例如2CP10～20型，只能用于低频，作整流用。作高频信号检波用的二极管，必须采用电容小的高频二极管，例如2AP1～7型。（丁编）