上面叙述的两种半导体在外加电场的情况下，会作定向运动。这种运动成为电子与电洞（统称「载子」）的「漂移运动」，并产生「漂移电流」。

根据静电学，电子将作与外加电场相反方向的运动，并产生电流（根据传统定义，电流的方向与电子运动方向相反，即和外加电场方向相同）；而电洞的运动方向与外加电场相同，由於其可被看作是「正电荷」，将产生与电场方向相同的电流。

两种载子的浓度越大，所产生的漂移电流越大。

扩散运动

由於某些外部条件而使半导体内部的载子存在浓度梯度的时候，将产生扩散运动，即载子由浓度高的位置向浓度低的位置运动，最终达到动态平衡状态。

PN接面的形成

采用一些特殊的工艺（见本条目後面的段落），可以将上述的P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起。在二者的接触面的位置形成一个PN接面。

P型、N型半导体由於分别含有较高浓度的「电洞」和自由电子，存在浓度梯度，所以二者之间将产生扩散运动。即：

载子经过扩散的过程後，扩散的自由电子和电洞相互结合，使得原有的N型半导体的自由电子浓度减少，同时原有P型半导体的电洞浓度也减少。在两种半导体中间位置形成一个由N型半导体指向P型半导体的电场，成为「内电场」。

平衡状态

在内电场形成以後，载子的扩散运动和漂移运动互相制约，最後达到动态平衡。

顺向偏压

若施加在P区的电压高於N区的电压，此时PN结外电场与内电场方向相反，但由於内电场较为微弱，PN接面内的多数载子的扩散运动将强於少数载子的漂移运动，从而产生从P型半导体指向N型半导体的「扩散电流」。

这种状态称为「顺向偏压」，电流由P区流向N区，称为「顺向电流」。

逆向偏压

若施加在N区的电压高於P区的电压，将形成极其微弱的漂移电流，并且这个电流不随逆向电压的增大而变化。

这种状态称为PN结「逆向偏压」，且产生的极其微弱、不随外加电压改变的电流称为「逆向饱和电流」。由於逆向饱和电流很小，PN接面处於截止状态，所以外加逆向电压时，PN接面相当於断路。

电流由N区流向P区，称为逆向电流。当加在PN结上的逆向电压超过一定数值时，PN结的电阻突然减小，逆向电流急剧增大，这种现象称为击穿。电击穿击穿分为雪崩击穿和齐纳击穿且都是可逆的。发生热击穿後，PN结不再具有单向导电性，导致二极体发生不可恢复的损坏。利用齐纳击穿制作的稳压二极体，称为齐纳二极体。

逆向击穿

当逆向电压逐渐增大时，逆向饱和电流不变。但是当逆向电压达到一定值时，PN接面将被击穿。在PN接面中加逆向电压， 如果逆向电压过大， 位於PN接面中的载子会拥有很大的动能， 足以和中性粒子碰撞使中性粒子分离出价电子而产生电洞-电子对。这样会导致PN接面逆向电流的急剧增大，发生PN接面的击穿， 因为被弹出的价电子又可能和其他中性粒子碰撞产生连锁反应， 类似於雪崩，这样的逆向击穿方式成为突崩溃（Avalanche breakdown）。参杂浓度越低所需电场越强。当参杂浓度非常高时， 在PN结两端加入弱电场就会使中性粒子中的价电子脱离原子的束缚， 从而成为载流子。导致PN结的击穿。这样的击穿被称作齐纳击穿（Zener breakdown）。参杂浓度越高所需要的电场越弱。一般小於6V的电压引起的是齐纳击穿， 大於6V的引起的是雪崩击穿。

PN接面的最大特性为单向导电性，反映到伏安特性曲线。当顺向电压达到一定值时，PN接面将产生顺向偏压，PN接面被导通；当逆向电压在一定范围内时，PN接面产生微弱的逆向饱和电流；当逆向电压超过一定值时，PN接面被击穿。

势垒电容

当外加电压的时候，空间电荷区（也称为「空乏层」）的宽度发生变化，将会引起其电荷量的变化。从而产生等效的电容效应，即「势垒电容」Cb。它与PN接面面积、空乏层宽度、半导体介电常数和外加电压都有关系。

扩散电容

当外加电压变化时，扩散区（参见上文所述扩散运动）内电荷的积累和释放过程将产生等效於电容的充放电过程，故等效於一个「扩散电容」Cd。