Il existe deux types de base de semi-conducteurs ; l’intrinsèque et l’extrinsèque. Le matériau comprenant un semi-conducteur intrinsèque est dans un état généralement pur. Le semi-conducteur extrinsèque peut en outre être classé en tant que type n ou type p. C’est celui auquel des impuretés ont été ajoutées pour produire un état souhaité. Les semi-conducteurs de type N et de type p sont des semi-conducteurs extrinsèques auxquels différentes impuretés ont été ajoutées et ont par conséquent des propriétés conductrices différentes.
Un semi-conducteur est généralement un solide cristallin dans lequel la conductivité due au flux d’électrons est comprise entre celle d’un métal et d’un isolant. Les semi-conducteurs intrinsèques sont de tels matériaux avec peu ou pas d’impureté, le silicium étant le plus largement utilisé. La structure du réseau atomique des cristaux de silicium est constituée de liaisons covalentes parfaites, ce qui signifie qu’il y a peu d’électrons libres pour se déplacer. Le cristal est presque un isolant. Lorsque les températures s’élèvent au-dessus du zéro absolu, la probabilité d’induire un flux d’électrons dans le matériau augmente.
Cet effet peut être considérablement accru en introduisant des impuretés dans la structure du réseau qui rendent disponible un plus grand nombre d’électrons libres. Le processus d’ajout de certaines impuretés aux semi-conducteurs est appelé dopage. L’impureté ajoutée est appelée dopant. La quantité de dopant ajoutée à un semi-conducteur intrinsèque modifie proportionnellement son niveau de conductivité. Les semi-conducteurs extrinsèques sont les produits du processus de dopage.
Les dopants sont appelés accepteurs ou donneurs et modifient les concentrations de porteurs de charge d’un semi-conducteur. Il existe deux types de porteurs de charge dans les semi-conducteurs ; un électron libre et le trou où l’électron se trouvait dans la bande de valence d’un atome. L’électron est un porteur de charge négative et le trou est considéré comme porteur de charge positive de même amplitude. Les dopants donneurs ont plus d’électrons dans la bande de valence que le matériau qu’ils remplacent, ce qui permet plus d’électrons libres. Les dopants accepteurs ont moins d’électrons dans la bande de valence que le matériau qu’ils remplacent, créant plus de trous.
Les semi-conducteurs de type N sont des semi-conducteurs extrinsèques dans lesquels des dopants donneurs ont été utilisés. Il en résulte une augmentation des porteurs de charge d’électrons négatifs. Les porteurs de charge négatifs sont appelés porteurs majoritaires dans le type n, tandis que les porteurs de charge positifs sont appelés minoritaires.
Les semi-conducteurs de type P sont le résultat de l’utilisation de dopants accepteurs. Au fur et à mesure que les liaisons covalentes du réseau se reforment, des trous sont laissés dans les bandes de valence du matériau environnant. L’augmentation des trous augmente la concentration de porteurs de charge positifs. Le porteur majoritaire pour le type p serait positif et le porteur minoritaire négatif.
Par dopage, des semi-conducteurs peuvent être produits avec des propriétés conductrices différentes et complémentaires. Une application importante de ceci est la jonction pn, où les semi-conducteurs de type p et de type n sont mis en contact étroit. Un effet de la jonction est de permettre aux trous et aux électrons de se combiner, produisant de la lumière. Il s’agit d’une diode électroluminescente (DEL). La jonction pn forme également une diode où l’électricité peut circuler dans un sens à travers la jonction mais pas dans l’autre, une exigence pour l’électronique numérique.