半導體電子學/二極體/結構和工作原理
二極體是由兩個等效摻雜的P型和N型半導體連線而成。當它們連線在一起時，會發生一個有趣的現象。P型半導體具有過量的空穴，呈正電荷。N型半導體具有過量的電子。在P型和N型區域的接觸點，P型中的空穴會吸引N型材料中的電子。因此，電子會擴散並佔據P型材料中的空穴。導致靠近結點的N型區域中的一小部分割槽域失去電子，並表現為本徵半導體材料，在P型中，一小部分割槽域被空穴填滿，並表現為本徵半導體。
這個薄的本徵區域稱為耗盡層，因為它耗盡了電荷（參見上圖），因此具有很高的電阻。正是這個耗盡層阻止了多數載流子的進一步擴散。從物理角度來說，耗盡層的尺寸非常薄。
當二極體處於零偏置狀態時，即沒有偏置，它只是保持原樣。幾乎沒有電流透過二極體。但是，如果您連線二極體的陽極和陰極，您可能會觀察到微小的電壓或電流，這些電壓或電流微不足道。這是因為我們環境中預設存在的電磁頻譜（微波背景、熱量、光、無線電波）會擊落構成電流的半導體晶格中的電子。出於實際原因，這種電流可以認為是零。
在反向偏置中，P型區域連線到負電壓，N型區域連線到正極，如上圖所示。在這種情況下，P型中的空穴被來自電池/電池的電子填充（換句話說，空穴被吸出二極體）。N型材料中的電子被電池的正極吸出二極體。因此，二極體會耗盡電荷。因此，最初耗盡層會變寬（參見上圖），並佔據整個二極體。二極體提供的電阻非常大。在反向偏置中流動的電流僅由少數載流子引起，在矽中為納安培，在高功率矽和鍺二極體中為微安培。
在正向偏置中，二極體的P區連線到電池的正極，N區連線到負極。在正向偏置期間，會發生以下過程。電池的正極將更多空穴泵入二極體的P區。負極將電子泵入N區。P區和N區中的過量電荷會對耗盡層施加壓力，使其收縮。隨著電壓升高，耗盡層會變得越來越薄，因此二極體會提供越來越小的電阻。由於電阻減小，電流會隨著電壓增加（儘管不是成正比）。
在某個特定的電壓水平Vf（稱為閾值/觸發/截止電壓）時，耗盡層會消失（被電荷淹沒），因此從這一點開始，二極體開始非常容易地導通。從這一點開始，二極體電流會隨著施加的電壓呈指數增長。