pn接合(pnせつごう)とは、p型半導体とn型半導体を接合した構造で、ダイオードやトランジスタ、太陽電池など、ほぼ全ての半導体デバイスの基本となる構造です。接合部では電子と正孔が拡散・再結合してキャリアのない空乏層が形成され、内蔵電位(電位障壁)が生じます。
pn接合は一方向にのみ電流を流す整流作用を持ちます。順方向電圧を加えると電流が流れ、逆方向では空乏層が広がってほとんど流れません。この性質がダイオードの整流、トランジスタの増幅・スイッチング、太陽電池の光起電力効果の基礎となっています。
pn接合を作ると、接合付近ではn側の電子とp側の正孔が拡散して互いに再結合し、キャリアのない空乏層ができます。空乏層には不純物イオンによる内蔵電位(電位障壁)が生じ、これ以上のキャリアの移動を妨げて平衡状態になります。
順方向電圧(p側を+)を加えると電位障壁が下がってキャリアが注入され電流が流れます。逆方向電圧では空乏層が広がり、ごくわずかな漏れ電流しか流れません。この非対称な整流作用が、ダイオードの整流、トランジスタの増幅、太陽電池の光起電力効果の共通の基盤です。