耗盡層，即 PN 結中載流子數量極少的高電阻區(qū)域，其形成受到漂移運動與擴散作用的雙重影響。該區(qū)域的寬度受多種因素制約，包括材料本身的特性、溫度以及偏置電壓的大小。
需要注意的是，耗盡層也被稱為耗盡區(qū)、阻擋層或勢壘區(qū)。現代半導體電子器件，如二極管、雙極結型晶體管、場效應晶體管和可變電容二極管，都依賴于耗盡區(qū)現象。
從空間電荷區(qū)的角度來看，其同樣是由自由電子的擴散運動以及內電場導致的漂移運動共同作用，在 PN 結中間部位（P 區(qū)與 N 區(qū)交界面）形成的一個薄電荷區(qū)。這個表面電荷層由載流子被電場排斥到體內后，未被補償的離化雜質電荷構成。由于離化雜質電荷是固定不動的空間電荷，因此所形成的表面電荷層被稱為空間電荷區(qū)。
空間電荷區(qū)中存在電場和電勢變化。電勢變化取決于半導體中雜質的分布情況，而空間電荷區(qū)的寬度則取決于半導體的雜質濃度。摻雜濃度越高，對應的空間電荷區(qū)寬度就越窄。此外，空間電荷區(qū)的寬度還受外加電壓的控制。當外加電壓方向增強空間電荷區(qū)電場時，空間電荷區(qū)會變寬；反之，當外加電壓削弱空間電荷區(qū)電場時，空間電荷區(qū)則會變窄。利用空間電荷區(qū)寬度隨外加電壓變化的特性，可以制作各種半導體器件。
耗盡層的形成過程具有以下特性：
當 P 型半導體與 N 型半導體結合時，交界面處存在載流子濃度差異，電子和空穴會從濃度高的地方向濃度低的地方擴散。電子和空穴帶電，其擴散導致 P 區(qū)和 N 區(qū)原本的電中性條件被破壞。P 區(qū)一側因失去空穴而留下不能移動的負離子，N 區(qū)一側因失去電子而留下不能移動的正離子。這些不能移動的帶電粒子稱為空間電荷，集中在 P 區(qū)和 N 區(qū)交界面附近，形成空間電荷區(qū)，即 PN 結。
在這個區(qū)域內，多數載流子已擴散到對方并復合，因此空間電荷區(qū)又被稱為耗盡層。P 區(qū)一側呈現負電荷，N 區(qū)一側呈現正電荷，從而出現方向由 N 區(qū)指向 P 區(qū)的電場。這個電場由載流子擴散運動形成，而非外加電壓形成，故稱為內電場。內電場的建立會帶來兩種影響：一是內電場阻礙多子的擴散，二是 P 區(qū)和 N 區(qū)的少子一旦靠近 PN 結，便在內電場作用下漂移到對方，使空間電荷區(qū)變窄。擴散運動使空間電荷區(qū)加寬、內電場增強，有利于少子的漂移而不利于多子的擴散；漂移運動則使空間電荷區(qū)變窄、內電場減弱，有利于多子的擴散而不利于少子的漂移。當擴散運動和漂移運動達到動態(tài)平衡時，交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，即 PN 結處于動態(tài)平衡。
耗盡層近似：簡化計算的關鍵方法
耗盡層近似是半導體物理中的一個重要概念，主要用于簡化計算。在半導體勢壘區(qū)中，載流子濃度遠低于兩側多子濃度且雜質全部電離，故空間電荷幾乎完全由電離的施主和受主雜質的電荷形成。為簡化計算，假設整個勢壘區(qū)的載流子耗盡，這就是耗盡層近似。
具體而言，耗盡層近似適用于載流子濃度極低，可忽略不計的區(qū)域。在 PN 結或其他半導體結構中，當偏置條件使得勢壘區(qū)內的載流子幾乎完全耗盡時，就可以應用這個近似。通過耗盡層近似，研究者能夠更加方便地分析和計算半導體器件的行為，從而提高研究效率。
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