半導体のpn接合においては、接合部で電子と正孔が再結合することにより消滅するため、接合部付近にキャリアの少ない領域（空乏層）が形成される。また、接合の両側では電子と正孔の密度が異なるため、拡散電流が流れる。空乏層のn型側では、本来存在する伝導電子が不足する一方で正電荷をもつドナーイオンが固定されているため正に帯電する。空乏層のp型側では、本来存在する正孔が不足する一方で負電荷をもつアクセプターイオンが固定されているため負に帯電する。その結果、空乏層は正に帯電した層と負に帯電した層が重なり合った電気二重層を形成し、内蔵電場が生じる。内蔵電場によって発生する静電ポテンシャルの差を拡散電位または内蔵電位と言う。内部電場は電子をn型領域へ正孔をp型領域へ引き戻そうとする。内蔵電場の発生によってドリフト電流も発生する。熱平衡状態では正味の電流はゼロであり、拡散電流とドリフト電流は釣り合っている。よってpn接合全体のフェルミ準位（化学ポテンシャル）は一定となる。