p-n 接面（p-n junction）

p-n 接面是你把一塊 p 型半導體壓在一塊 n 型半導體上時所得到的東西，也是電子學中最重要的單一構件：一個讓電流單向通行的閥門。往一個方向推電流，它暢流無阻；往另一個方向推，它就被擋住。從這個簡單的不對稱性，衍生出二極體、LED、太陽能電池，以及成對地構成電晶體。

在交界處，來自富電子 n 側的電子擴散到 p 側，電洞則往反方向擴散；它們在介面附近複合，留下一個空乏區（depletion region）——可動載子被清空、卻充滿固定帶電摻雜離子的區域。那些固定電荷建立起一個內建電場與一道跨越接面的位能障 V_bi。當載子順著濃度梯度的擴散，恰好被它們在內建電場中反向的漂移所抵消時，便達到平衡，其標誌是整個系統貫穿著一條平坦的費米能階。施加順向偏壓（使 p 側為正）會降低位能障，電流陡升，遵循蕭克利二極體方程 I = I_0 [exp(eV / k_B T) - 1]；逆向偏壓則抬高位能障、加寬空乏區，把電流扼制到一個微小的飽和值 I_0。

p-n 接面是構築整流器、發光與光伏二極體以及雙極性電晶體的基本零件。要牢牢把握的微妙之處是：內建電場本身在平衡態下並不驅動任何淨電流；漂移與擴散精確地相互抵消，唯有當外加偏壓打破這個平衡時，接面才導通或阻斷。