PN 接面

純矽本身只是普通的導體，但若刻意摻入雜質，就能做出兩種版本：N 型矽帶有多餘的電子（負電載子）可自由移動，P 型矽則有「電洞」——像正電載子般的空位。PN 接面就是一塊 N 型矽與一塊 P 型矽相接的地方。這個微小的交界正是幾乎所有電子學的起點：它是每一顆二極體、電晶體、發光二極體與太陽能電池的核心。

在交界線上，N 側多餘的電子會跑過去填入 P 側的電洞，留下一層沒有自由載子的薄區，稱為空乏區；由於電荷移動，這裡會建立起一個小小的內建電場，阻止更多載子越過。在矽中，這道內建障壁約為 0.6 到 0.7 伏特。結果就是一個單向閥：往正確方向推，載子蜂擁而過；往錯誤方向推，障壁反而更寬，什麼都流不過。

為何要在意一個看不見的交界？因為這種不對稱的單向行為，是整個電子學中第一個非線性的把戲。普通電阻對兩個方向一視同仁；PN 接面卻不然，而正是這份不對稱，讓我們能把交流變直流、建立邏輯、感測光線、切換功率。掌握了接面，二極體、電晶體與發光二極體便都成了同一個概念的變化。