两群人在边界相遇
拿一块满是松散电子的n型，把它和一块满是空穴的p型接在一起。它们相接之处，就得到一个p-n结——而它必须是一整块连续的晶体、一体生长出来，不是两块东西粘在一块。边界上摆着一个巨大的不平衡：一侧是密集的电子，另一侧是密集的空穴，各自都是自己那一边的多数载流子。大自然不会任由这般陡峭的不平衡安然存在。
想象两间相邻的房间，一间挤满了人，另一间几乎空着，中间的门一开。人们仅仅因为那边有空间，就从拥挤的房间涌进空着的房间——没人推他们，是「挤」本身在起作用。同样地，边界附近的电子会漂移着越过去、进入p侧，空穴也漂移着越过去、进入n侧，只因为各自都在朝着「自己这类人稀少」的地方走。这种从拥挤处向空旷处的散开，叫做扩散。
它们彼此抵消
当一个从n侧游荡过来的电子遇上一个来自p侧的空穴，电子落进那个空座位，两者作为载流子便双双消失。电子不再自由；空穴被填满。这种彼此抵消叫做复合——一个电子和一个空穴复合、一同消失，留下一根普普通通、安顿下来的键。在边界附近，电子和空穴不断地相遇、复合。
于是边界处一条细窄的带子被清扫得干干净净、不再有可移动的载流子——曾住在那里的电子和空穴已经成双成对地走了。我们把这条被清空的带子叫做耗尽区，因为它被耗尽了载流子。它是一小片近乎完美的绝缘体，恰好夹在两块良导体的中间，而且在结一形成的那一瞬，它就自行出现了。
这条清扫干净的带子会长到多宽？这取决于两侧各自掺杂得有多重——也就是取决于载流子浓度。掺得轻的一侧固定电荷少，所以耗尽区必须往里伸得很深才能建起势垒；掺得重的一侧塞满了固定电荷，只需薄薄一层就够。无载流子区的宽度，正是结在它的两半「各自有多拥挤」之间悄悄地讨价还价。
一座自建的山坡，止住了奔涌
为什么这场越界的奔涌会停下、而不是把两块都掏空？因为离去的载流子把它们*固定*的原子留在了原地，带上了一点电荷。n侧的施主原子失去了电子，如今背负着一点正电荷；p侧的受主原子得到了电子，带着一点负电荷。这些固定的电荷在耗尽区上建起一股电的拉力——就像一座山坡，越是有载流子越过，它就长得越陡。
这座山坡——物理学家管它叫内建电势——会顶回任何想要继续越界的载流子。很快它就长到恰好够高，足以止住扩散：被山坡推回去的载流子，正好和因拥挤而涌过来的一样多。结于是安定下来，进入一种平静的停战状态，留下一道永久的小势垒和一片永久无载流子的耗尽区。这一切的发生无需接通任何电源；它就是结天然的歇息状态。
把门推开——还是把它顶死
现在接上一节电池。按一种接法——正极接p侧、负极接n侧——电池把载流子推向边界，帮它们翻过那座内建的山坡。山坡实际上变矮了，耗尽区收窄，一旦这股推力压过势垒，电流就畅快地涌过去。这个方向叫做正向偏置：门被推开了。
把电池反过来接——正极接n侧、负极接p侧——它就把载流子*拉离*边界，让山坡变得更高、耗尽区变得更宽。如今几乎什么也越不过去。这就是反向偏置：门被顶死了。仍有一丝细流漏过，但就大多数用途而言，结把电流彻底挡住。结朝一个方向畅通无阻地导电，朝另一个方向却几乎不导。
- 不接电池——内建的山坡与扩散达到平衡；结处于歇息状态，无净电流。
- 正向偏置（朝顺的方向推）——山坡变矮，耗尽区收窄，电流畅快流过。
- 反向偏置（朝逆的方向推）——山坡变高，耗尽区变宽，电流被挡住。
你刚刚造出了一个二极管
一个让电流只朝一个方向流、不让朝另一个方向流的器件，就是二极管，而p-n结正是最简单的二极管。它的工作方式像水管里的单向阀，又像只能朝一个方向转的旋转闸门：顺着走轻轻松松，倒着走绝无可能。这种单向性，用起来出奇地顺手。
二极管把家用交流电那种来回摆动的电流，变成你的小电器所需要的稳定的单向电流；它们保护电路不被反接；它们检测无线电信号。而正如最后两篇指南将展示的，一个处于正向偏置的结能够*发光*，而一个沐浴在光里的结能够*发电*。这扇不起眼的单向门，是一整片器件果园的种子。