Ci sono due tipi fondamentali di semiconduttori; l’intrinseco e l’estrinseco. Il materiale comprendente un semiconduttore intrinseco è in uno stato generalmente puro. Il semiconduttore estrinseco può essere ulteriormente classificato come tipo n o tipo p. Questo è uno a cui sono state aggiunte impurità per produrre uno stato desiderato. I semiconduttori di tipo N e di tipo p sono semiconduttori estrinseci a cui sono state aggiunte impurezze diverse e di conseguenza hanno proprietà conduttive diverse.
Un semiconduttore è solitamente un solido cristallino in cui la conduttività dovuta al flusso di elettroni è compresa tra quella di un metallo e quella di un isolante. I semiconduttori intrinseci sono tali materiali con poca o nessuna impurità, il silicio è il più utilizzato. La struttura reticolare atomica dei cristalli di silicio è costituita da legami covalenti perfetti, il che significa che ci sono pochi elettroni liberi da muovere. Il cristallo è quasi un isolante. Quando le temperature salgono sopra lo zero assoluto, aumenta la probabilità di indurre il flusso di elettroni nel materiale.
Questo effetto può essere notevolmente aumentato introducendo delle impurità nella struttura reticolare che rendono disponibile un maggior numero di elettroni liberi. Il processo di aggiunta di determinate impurità ai semiconduttori è indicato come drogaggio. L’impurezza aggiunta è chiamata drogante. La quantità di drogante aggiunta a un semiconduttore intrinseco cambia proporzionalmente il suo livello di conduttività. I semiconduttori estrinseci sono i prodotti del processo di drogaggio.
I droganti sono definiti accettori o donatori e modificano le concentrazioni di portatori di carica di un semiconduttore. Ci sono due tipi di portatori di carica nei semiconduttori; un elettrone libero e la lacuna in cui si trovava l’elettrone nella banda di valenza di un atomo. L’elettrone è un portatore di carica negativa e la lacuna è considerata un portatore di carica positiva della stessa grandezza. I droganti del donatore hanno più elettroni della banda di valenza rispetto al materiale che sostituisce, consentendo più elettroni liberi. I droganti accettori hanno meno elettroni della banda di valenza rispetto al materiale che sostituisce, creando più buchi.
I semiconduttori di tipo N sono semiconduttori estrinseci in cui sono stati utilizzati droganti donatori. Ne risulta un aumento dei portatori di carica di elettroni negativi. I portatori di carica negativa sono chiamati il portatore di maggioranza nel tipo n, mentre i portatori di carica positiva sono chiamati la minoranza.
I semiconduttori di tipo P sono il risultato dell’uso di droganti accettori. Quando i legami covalenti del reticolo si riformano, rimangono dei buchi nelle bande di valenza del materiale circostante. L’aumento dei fori aumenta la concentrazione di portatori di carica positivi. Il vettore maggioritario per il tipo p sarebbe positivo e la minoranza negativa.
Mediante drogaggio si possono produrre semiconduttori con proprietà conduttive diverse e complementari. Un’importante applicazione di questo è la giunzione pn, dove i semiconduttori di tipo p e di tipo n sono messi in stretto contatto. Un effetto della giunzione è quello di permettere alle lacune e agli elettroni di combinarsi, producendo luce. Questo è un diodo ad emissione luminosa (LED). La giunzione pn forma anche un diodo in cui l’elettricità può fluire in una direzione attraverso la giunzione ma non nell’altra, un requisito per l’elettronica digitale.