В неоднородном полупроводниковом монокристалле на границе двух областей, одна из которых имеет электронную электропроводность, а другая - дырочную, возникает тонкий переходный слой, обладающий особыми свойствами – электронно-дырочный переход.
P-n-переход при отсутствии внешнего напряжения
На границе p- и n-областей из-за большого градиента концентрации дырок и электронов возникает их диффузия в соседние области. В p-области остается нескомпенсированный отрицательный заряд ионов акцепторной примеси, а в n-области положительный заряд ионов донорной примеси. В результате в переходной области возникает электрическое поле, вызывающее дрейфовый ток, направленный навстречу току диффузии. Так как результирующий ток в разорванной цепи равен нулю, происходит уравновешивание сил дрейфа и диффузии:
jдр+jдиф=0.
Контактная разность потенциалов между положительно заряженной n-областью и отрицательно заряженной p-областью найдем из условия равенства нулю тока через p-n-переход при отсутствии внешнего напряжения:
jp.др+jp.диф=0 jn.др+jn.диф=0.
Например, для дырочного тока:
-qmpp(dj/dx)-qDp(dp/dx)=0
dj=-(Dp/mp)(dp/p)
Из формулы Эйнштейна Dp/mp=kT/q=jm - это тепловой потенциал микрочастицы. При Т=3000К jm =26мВ.
Проинтегрируем dj=-jm 
по всей ширине перехода:
jn-jp=jk=jmln(pp/pn)
или
jk=jmln(NaNд/ni2)
jk - это потенциальный барьер, который создает внутреннее электрическое поле в переходе для перехода дырки в n-область, а электрона в p-область.
Для германиевого перехода jк =0,3...0,4В, для кремниевого jк =0,7...0,8 В.
Напряженность поля максимальна на границе областей внутри зоны перехода
Emax=qNadp/e=qNдdn/e
и линейно убывает до нуля на границах перехода.
Ширина перехода d=dp+dn. Суммарные положительные заряды ионов доноров и отрицательные заряды ионов акцепторов равны: Nadp=Nдdn, поэтому в несимметричном переходе зона d проникает больше в слабо легированную область. Область с высокой концентрацией примеси называют эмиттером.
Ширина p-n-перехода
d = 
Для сплавных переходов d »2 мкм.
Еmax=3000 В/см, jдиф»30000 А/см2.
Прохождение тока через электронно-дырочный переход
Прямой ток
Если внешнее напряжение приложить плюсом к p-области, минусом к n-области, то оно будет противостоять контактной разности jк. Следовательно, к переходу приложена разность потенциалов jк-Uпр; внутри перехода электрическое поле уменьшается, диффузионный ток дырок из p-области и электронов из n-области преобладает над дрейфовым током, и результирующий ток не равен нулю. Из-за снижения потенциального барьера этот ток может достичь больших значений, т.к. обеспечивается движением основных носителей заряда.
Этот ток называется прямым током. Прохождение прямого тока сопровождается увеличением концентрации неосновных носителей в каждой области на границе с переходом и вблизи него. Этот процесс называется инжекцией неосновных носителей.
Инжекция происходит в обе области, но если, например, Na >> Nд, то инжекцией электронов можно пренебречь.
Под действием прямого напряжения уменьшается толщина p-n-перехода
d= 
.
При этом уменьшается сопротивление перехода, т.е. оно является нелинейным (зависит от приложенного напряжения).
Обратный ток
Если внешнее напряжение приложить плюсом к n-области, а минусом к p-области, то оно совпадает с направлением внутреннего поля, т.е. к переходу приложена суммарная разность потенциалов: jк+Uобр.
Электрическое поле в переходе увеличивается, дрейфовый ток становится больше тока диффузии. Результирующий ток называется обратным, он сопровождается движением через переход неосновных носителей: дырок из n-области, и электронов из p-области. Перенос неосновных носителей через переход называется экстракцией. Ток за счет экстракции невелик, т.к. создается неосновными носителями, которые находятся от границ перехода на расстоянии диффузионной длины. При увеличении обратного напряжения обратный ток сначала растет, а затем достигает уровня насыщения и практически перестает зависеть от напряжения.
Под действием обратного напряжения толщина перехода увеличивается
d = 
При этом возрастает его сопротивление.
Таким образом, р-n–переход обладает нелинейной проводимостью: в прямом направлении она гораздо больше, чем в обратном. Это свойство р-n–структуры находит широкое применение в полупроводниковой электронике.