在正常運行時，PN 二極管的工作方式類似于方向開關(guān)。PN 二極管允許電流沿一個方向（p 至 n）流動，阻止電流沿相反方向（n 至 p）流動。圖 2-1(i) 顯示了晶圓制造步驟中形成的冶金結(jié)，在 n 區(qū)域中具有大量電子（藍(lán)色），而在 p 區(qū)域中具有大量空穴（紅色）。如圖所示，這種濃度梯度會觸發(fā)電子和空穴從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的擴(kuò)散，導(dǎo)致在平衡條件下（無外部施加偏壓），冶金結(jié) (ii) 附近出現(xiàn)所謂的“耗盡區(qū)”。顧名思義，耗盡區(qū)會耗盡 p 區(qū)域和 n 區(qū)域中的大多數(shù)載流子，并產(chǎn)生與擴(kuò)散電流相反的電場。這會在電流中形成一個“屏障”。

圖 2-1(iii) 展示了在正向偏置（與 n 區(qū)域相比 p 區(qū)域處于正偏置）下，耗盡區(qū)如何縮?。ɑ蚱琳先绾螠p?。瑥亩试S隨著偏置的增加而產(chǎn)生更大的擴(kuò)散電流。由于底層的物理機(jī)制，電流會隨著施加的正向偏置而呈指數(shù)級增加，并且二極管處于“導(dǎo)通”狀態(tài)。在反向偏置下，耗盡寬度變寬，導(dǎo)致擴(kuò)散電流受到抑制，但由于少數(shù)載流子而使漂移電流增加，如 圖 2-1(iv) 所示。但是，與低于擊穿電壓的偏置正向電流相比，該電流非常小，并且二極管處于“關(guān)斷”狀態(tài)。