耗尽层，即 PN 结中载流子数量极少的高电阻区域，其形成受到漂移运动与扩散作用的双重影响。该区域的宽度受多种因素制约，包括材料本身的特性、温度以及偏置电压的大小。
需要注意的是，耗尽层也被称为耗尽区、阻挡层或势垒区。现代半导体电子器件，如二极管、双极结型晶体管、场效应晶体管和可变电容二极管，都依赖于耗尽区现象。
从空间电荷区的角度来看，其同样是由自由电子的扩散运动以及内电场导致的漂移运动共同作用，在 PN 结中间部位（P 区与 N 区交界面）形成的一个薄电荷区。这个表面电荷层由载流子被电场排斥到体内后，未被补偿的离化杂质电荷构成。由于离化杂质电荷是固定不动的空间电荷，因此所形成的表面电荷层被称为空间电荷区。
空间电荷区中存在电场和电势变化。电势变化取决于半导体中杂质的分布情况，而空间电荷区的宽度则取决于半导体的杂质浓度。掺杂浓度越高，对应的空间电荷区宽度就越窄。此外，空间电荷区的宽度还受外加电压的控制。当外加电压方向增强空间电荷区电场时，空间电荷区会变宽；反之，当外加电压削弱空间电荷区电场时，空间电荷区则会变窄。利用空间电荷区宽度随外加电压变化的特性，可以制作各种半导体器件。
耗尽层的形成过程具有以下特性：
当 P 型半导体与 N 型半导体结合时，交界面处存在载流子浓度差异，电子和空穴会从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。电子和空穴带电，其扩散导致 P 区和 N 区原本的电中性条件被破坏。P 区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，N 区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子称为空间电荷，集中在 P 区和 N 区交界面附近，形成空间电荷区，即 PN 结。
在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合，因此空间电荷区又被称为耗尽层。P 区一侧呈现负电荷，N 区一侧呈现正电荷，从而出现方向由 N 区指向 P 区的电场。这个电场由载流子扩散运动形成，而非外加电压形成，故称为内电场。内电场的建立会带来两种影响：一是内电场阻碍多子的扩散，二是 P 区和 N 区的少子一旦靠近 PN 结，便在内电场作用下漂移到对方，使空间电荷区变窄。扩散运动使空间电荷区加宽、内电场增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散；漂移运动则使空间电荷区变窄、内电场减弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移。当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即 PN 结处于动态平衡。
耗尽层近似：简化计算的关键方法
耗尽层近似是半导体物理中的一个重要概念，主要用于简化计算。在半导体势垒区中，载流子浓度远低于两侧多子浓度且杂质全部电离，故空间电荷几乎完全由电离的施主和受主杂质的电荷形成。为简化计算，假设整个势垒区的载流子耗尽，这就是耗尽层近似。
具体而言，耗尽层近似适用于载流子浓度极低，可忽略不计的区域。在 PN 结或其他半导体结构中，当偏置条件使得势垒区内的载流子几乎完全耗尽时，就可以应用这个近似。通过耗尽层近似，研究者能够更加方便地分析和计算半导体器件的行为，从而提高研究效率。
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