PN结的形成是半导体元器件的灵魂。在描述PN结形成的原因之前我们先了解一个正四面体的稳定共价键结构，想象一个正四面体原子核在正中心，它的四个顶角分别分布的有4个外层电子，比如硅元素，当很多硅原子结合在一起的时候它的每四个顶角的电子就会与其它硅原子的一个电子形成双电子的稳定共价键，这种结构极其稳定而且把材料中的自由电子锁的死死的，是一种理想的稳定共价键模型。所有物质的内部原子在结合之前都会试图首先选择这种模式。

我们朝硅晶格里面掺入五个电子的磷原子，磷原子中的四个电子与硅原子的四个电子相结合形成双电子共价结构，这样就会多出一个自由电子，一个N型半导体材料就形成了。同理我们朝硅晶格中掺入三价的硼元素，最后就会少出一个自由电子，这样P型半导体材料就诞生了。把N型半导体材料和P型半导体材料结合在一起，自由电子就会向空穴这边漂移它们之间就会形成一个内电场，恭喜你PN结就被你造出来了，正是由于PN结的存在最终使得成品半导体材料拥有了单向导电性，恭喜你二极管被你发明出来了，最后、感谢你为人类电子材料科学做出了巨大的科研贡献！