一、掺杂过程
通过掺杂技术，向纯净半导体材料中引入不同杂质元素，可制备出P型和N型半导体。具体而言，P型半导体掺入三价元素（如硼、铝等），这些杂质原子与半导体中的四价元素结合时产生空穴，使空穴浓度显著高于电子浓度。而N型半导体掺入五价元素（如磷、砷等），杂质原子提供额外电子，使电子浓度远超空穴浓度。
二、载流子扩散与复合
当P型和N型半导体紧密接触时，由于载流子浓度差异，发生载流子扩散现象。N型半导体中的自由电子向P型半导体扩散填补空穴，同时P型半导体中的空穴也向N型半导体扩散。在扩散过程中，电子与空穴发生复合，导致P区和N区失去电中性。P区因失去空穴显负电，N区因失去电子显正电。
三、空间电荷区与内电场形成
这些不能自由移动的带电离子集中在PN结交界区域附近，形成空间电荷区，
也称耗尽层。正负电荷间的相互作用产生内电场，方向从带正电的N区指向带负电的P区。该内电场阻止进一步的载流子扩散，使结构趋于稳定。
也称耗尽层。正负电荷间的相互作用产生内电场，方向从带正电的N区指向带负电的P区。该内电场阻止进一步的载流子扩散，使结构趋于稳定。
四、空间电荷区的特性及影响
空间电荷区在PN结中的一段特殊区域，因掺杂浓度低，几乎无自由载流子，外加电场作用下，电子和空穴被强迫移动，导致电荷堆积和空间电荷效应产生。此区域内电场极强，可达数百万伏/厘米以上，在二极管、太阳能电池等高速高频电子器件中意义重大。
空间电荷区宽度虽小，仅有几个纳米，但影响范围广。PN结反向偏置时，空间电荷区扩大，阻碍电流流动；正向偏置时，空间电荷区缩小，允许电流通过。其形成与变化对PN结电学特性和器件性能影响显著。
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