I semiconduttori di tipo negativo (N) sono materiali parzialmente conduttori e parzialmente isolanti che donano elettroni nei dispositivi elettronici. I semiconduttori di tipo N, come la loro controparte di tipo positivo (P), sono costituiti da elementi come silicio e germanio. Insieme, i semiconduttori di tipo N e i semiconduttori di tipo P sono gli elementi costitutivi dei moderni dispositivi a semiconduttore.
Gli elettroni di valenza nel modello atomico sono elettroni nel guscio più esterno dell’orbita. Il silicio, per esempio, ha quattro elettroni nel guscio di valenza. Questo rende il silicio un semiconduttore o un conduttore parziale e un isolante parziale. I conduttori pieni, come il rame e l’alluminio, hanno più elettroni sul guscio di valenza, con conseguente mobilità più facile degli elettroni che porta a un’elevata conduttività.
Quando si prepara il silicio per la produzione di semiconduttori, il biossido di silicio viene riscaldato a temperature super elevate in assenza di ossigeno. Il biossido di silicio è la sabbia comune che si trova quasi ovunque. Le apparecchiature speciali che producono silicio puro e le sue forme estrinseche rappresentano la maggior parte degli investimenti nella produzione di semiconduttori.
I semiconduttori estrinseci sono semiconduttori puri che sono stati drogati con elementi di impurità, come fosforo o bronzo, per avere la caratteristica di donatore di elettroni o accettore di elettroni. Quando un elemento elettronico a quattro valenze viene drogato con un elemento elettronico a cinque valenze, si ottengono semiconduttori di tipo N. L’utilizzo di un elemento a tre valenze si traduce in un semiconduttore di tipo P. La quantità di impurità è di circa 1 atomo di impurità ogni 100 milioni di atomi di silicio.
Il fosforo ha cinque elettroni di valenza. Se 100 milioni di atomi di silicio vengono drogati con un atomo di fosforo, si ottengono semiconduttori di tipo N. Il materiale di tipo N, insieme a un materiale di tipo P, diventa un elemento costitutivo del semiconduttore più semplice, noto come diodo. Per costruire un diodo, viene realizzata una giunzione tra un semiconduttore di tipo N e un semiconduttore di tipo P. Sui lati opposti alla giunzione, i cavi metallici sono uniti all’estremità libera dei semiconduttori.
La corrente scorre liberamente in un modo in un diodo, ma quasi nessuna corrente scorre nell’altra direzione, il che rende il diodo un dispositivo standard per la rettifica o il processo di conversione della corrente alternata (CA) in continua (CC). Un diodo viene utilizzato anche per il rilevamento dell’inviluppo in cui i livelli di picco di un segnale a radiofrequenza (RF) vengono estratti utilizzando un circuito di rilevamento a diodi. Questo concetto suggerisce il processo di estrazione dell’audio in modulazione di ampiezza (AM). Un diodo in combinazione con un circuito resistore-condensatore (RC) della giusta costante di tempo genera audio da un inviluppo RF AM.