Negative (N)-Halbleiter sind teilweise leitende und teilweise isolierende Materialien, die Elektronen in elektronischen Geräten abgeben. Halbleiter vom N-Typ werden wie ihr positives (P)-Gegenstück aus Elementen wie Silizium und Germanium hergestellt. N-Typ-Halbleiter und P-Typ-Halbleiter zusammen sind die Bausteine moderner Halbleiterbauelemente.
Valenzelektronen im Atommodell sind Elektronen in der äußersten Schale der Umlaufbahn. Silizium zum Beispiel hat vier Elektronen in der Valenzschale. Dies macht Silizium zu einem Halbleiter oder Teilleiter und Teilisolator. Vollleiter wie Kupfer und Aluminium haben mehr Elektronen auf der Valenzschale, was zu einer leichteren Mobilität der Elektronen führt, was zu einer hohen Leitfähigkeit führt.
Bei der Herstellung von Silizium zur Herstellung von Halbleitern wird Siliziumdioxid in Abwesenheit von Sauerstoff auf überhöhte Temperaturen erhitzt. Siliziumdioxid ist der gewöhnliche Sand, der fast überall vorkommt. Spezialanlagen, die reines Silizium und seine äußeren Formen herstellen, sind der größte Teil der Investitionen in der Halbleiterproduktion.
Extrinsische Halbleiter sind reine Halbleiter, die mit Fremdatomen wie Phosphor oder Bronze dotiert wurden, um die Eigenschaften eines Elektronendonators oder Elektronenakzeptors zu haben. Wenn ein vierwertiges Elektronenelement mit einem fünfwertigen Elektronenelement dotiert wird, entstehen Halbleiter vom N-Typ. Die Verwendung eines dreiwertigen Elements führt zu einem Halbleiter vom P-Typ. Die Verunreinigungsmenge beträgt etwa 1 Verunreinigungsatom pro 100 Millionen Siliziumatome.
Phosphor hat fünf Valenzelektronen. Wenn 100 Millionen Siliziumatome mit einem Phosphoratom dotiert werden, entstehen Halbleiter vom N-Typ. Das N-Typ-Material wird zusammen mit einem P-Typ-Material zu einem Baustein für den einfachsten Halbleiter, bekannt als Diode. Um eine Diode aufzubauen, wird ein Übergang zwischen einem N-Typ- und einem P-Typ-Halbleiter hergestellt. An den dem Übergang gegenüberliegenden Seiten sind Metallleitungen mit dem freien Ende der Halbleiter verbunden.
In einer Diode fließt Strom frei, in die andere Richtung jedoch fast kein Strom, was die Diode zu einem Standardgerät für die Gleichrichtung oder den Prozess der Umwandlung von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) macht. Eine Diode wird auch zur Hüllkurvenerkennung verwendet, bei der die Spitzenpegel eines Hochfrequenzsignals (HF) unter Verwendung einer Diodendetektorschaltung extrahiert werden. Dieses Konzept schlägt den Prozess der Audioextraktion bei der Amplitudenmodulation (AM) vor. Eine Diode in Verbindung mit einer Widerstands-Kondensator-Schaltung (RC) mit der richtigen Zeitkonstante erzeugt Audio aus einer AM-HF-Hüllkurve.