I semiconduttori intrinseci sono una forma pura di elementi che di solito hanno quattro elettroni di valenza. È possibile eseguire un processo speciale per trasformare i semiconduttori intrinseci in semiconduttori di tipo negativo (N) o di tipo positivo (P). Gli usi dei semiconduttori di tipo P e di tipo N includono transistor a giunzione bipolare (BJT), transistor ad effetto di campo (FET) e raddrizzatori controllati al silicio (SCR).
I buoni conduttori di elettricità, come il rame, perdono facilmente elettroni ad altri atomi all’interno del materiale, mentre i semiconduttori sono parzialmente conduttori e parzialmente isolanti. Sia il silicio che il germanio sono elementi a quattro valenze. Il silicio è un materiale comune per i semiconduttori, sebbene il germanio sia utilizzato anche per applicazioni ad alta frequenza. La differenza tra silicio e germanio è che la caduta di tensione diretta nel germanio è di circa 0.2 volt (V), rispetto a 0.7 V nel silicio.
Quando si realizzano semiconduttori intrinseci, il silicio viene fuso a una temperatura molto elevata in un gas inerte o nel vuoto. Il materiale fuso risultante assomiglia molto a un vetro fuso. Attraverso un processo chiamato crescita, un coltivatore rotante trascina lentamente il silicio fuso in un materiale intrinseco di silicio sotto forma di un’asta di circa pochi pollici di diametro.
I materiali intrinseci di silicio, chiamati semiconduttori non drogati, semiconduttori di tipo intrinseco (i) o semiconduttori intrinseci, sono di scarsa utilità per l’industria elettronica. La forma utile del silicio è il risultato dell’aggiunta di elementi speciali, noti come droganti, in un processo chiamato drogaggio, in cui i droganti, come fosforo o boro, vengono aggiunti mentre il silicio è ancora fuso. Quando il fosforo viene aggiunto al silicio, un elettrone in più rende il silicio un semiconduttore di tipo N. Il passaggio successivo dopo che un’asta di silicio di tipo N è stata coltivata è l’affettatura, in cui il materiale a forma di asta simile al vetro verrà affettato per produrre sottili wafer di silicio. Tecniche speciali, come l’onda acustica superficiale (SAW), vengono utilizzate per affettare un materiale molto duro, come il silicio drogato con fosforo.
I wafer di silicio generati dallo slicing possono essere inscritti sull’asse x e poi sull’asse y, risultando in un’enorme quantità di semiconduttori di tipo N. Successivamente, vengono prodotti anche semiconduttori di tipo P e preparati per il processo di assemblaggio. A questo punto, i semiconduttori intrinseci sono stati trasformati in semiconduttori estrinseci. L’assemblaggio più semplice di un semiconduttore di tipo N e di tipo P è una giunzione positiva-negativa (PN) nota come diodo, che è come una valvola unidirezionale. La giunzione PN che è stata generata dal contatto del semiconduttore di tipo N e di tipo P ha ora una caratteristica speciale nota come conduttività unidirezionale.