Los materiales semiconductores pueden clasificarse en dos tipos, a saber.., Semiconductores intrínsecos y Semiconductores extrínsecos. Semiconductores en su forma pura se denominan semiconductores intrínsecos. Por otro lado, los semiconductores con impurezas añadidas intencionadamente se llaman semiconductores extrínsecos. Este proceso de añadir impurezas en cantidades diminutas en el material de semiconductores puros bajo condiciones controladas se conoce como dopaje. El proceso se lleva a cabo con la intención de aumentar la conductividad del material. Por lo tanto, las impurezas se eligen de tal manera que su adición en el semiconductor puro debe aumentar el número de carga los portadores que pueden ser agujeros o electrones.
Es bien sabido que los semiconductores puros como el silicio (Si) o el germanio (Ge) son tetravalentes (tienen cuatro electrones en su envoltura de valencia) ya que pertenecen al Grupo IV de la tabla periódica. Por lo tanto, si se necesita aumentar el número de electrones en ellos, deben ser dopados con los elementos del Grupo V de la tabla periódica, a saber, Fósforo (P), Arsénico (As), Antimonio (Sb), Bismuto (Bi) o Litio (Li). Esto se debe a que los elementos del Grupo V son de naturaleza pentavalente, lo que significa que tienen cinco electrones en su envoltura de valencia. Esto indica que incluso después de la formación de cuatro enlaces covalentes debido al reparto de cuatro electrones entre los elementos del Grupo V y del Grupo IV, quedaría un electrón más (quinto electrón del elemento del Grupo V) como se muestra en la figura 1a.
En otras palabras, se dice que las impurezas pentavalentes donan su electrón a los semiconductores tetravalentes (puros) y, por lo tanto, se denominan donantes. El electrón donado de esta manera estará muy poco unido a su progenitor átomo y por lo tanto puede hacerse libre mediante el suministro de una cantidad mínima de energía térmica. Tal excitación hace que el electrón transite desde su actual estado de energía, nivel de donante ED (línea verde en la figura 2a) a la banda de conducción. A partir de entonces puede contribuir activamente al proceso de conducción en el material semiconductor junto con los otros electrones libres generados debido a la rompiendo de los vínculos covalentes. De esto se puede deducir que el número total de electrones en tal material es la suma de los electrones generados térmicamente y los electrones donados por los átomos donantes.
Sin embargo, el número de agujeros en el mismo material sigue siendo igual al número de electrones generados térmicamente solamente. Esto indica que el número de electrones en este tipo de material excede el número de agujeros, lo que significa que los electrones serán los portadores de carga mayoritarios mientras que los agujeros serán los portadores minoritarios. Por lo tanto, estos materiales se denominan acertadamente semiconductores tipo n.
Del mismo modo, los elementos del Grupo IV también pueden doparse con elementos del Grupo III de la tabla periódica como el Boro (B), el Aluminio (Al), el Nitrógeno (N), el Galio (Ga) o el Indio (In). En este caso, el material resultante tendrá tres enlaces covalentes formados por el emparejamiento de tres electrones de cada átomo. Sin embargo, debido a la naturaleza trivalente (tres electrones de valencia) de los elementos del Grupo III, habrá un electrón insuficiente para formar el cuarto enlace covalente. Esta deficiencia de electrones no significa nada más que el agujero como se muestra en la figura 1b.
El número de agujeros así formados es igual al número de átomos de impureza trivalentes añadidos al semiconductor. Cada uno de estos agujeros significa un espacio vacío que puede aceptar fácilmente un electrón en él y está presente en el nivel de energía EA que se muestra en la figura 2b. Además, debido a la naturaleza de la aceptación exhibida por los agujeros inducidos por el dopaje de los elementos del Grupo III, dichos elementos se denominan aceptantes.
Además, cabe señalar que, a medida que un electrón se mueve en el agujero para recombinarse, deja un nuevo agujero en su lugar anterior que a su vez será llenado por algún otro electrón. Esto indica que el movimiento de los electrones en una dirección puede verse como el movimiento de los agujeros en la dirección opuesta. Por lo tanto, tal material semiconductor se convierte en conductor por naturaleza. Sin embargo, cabe señalar que, en este caso, el número total de agujeros será igual a la suma de los agujeros inducidos por el dopaje y los agujeros generados por el proceso de excitación térmica, a diferencia de los electrones que se producen sólo por el proceso de excitación térmica. Esto significa que aquí el número de agujeros excede el número de electrones para los cuales los agujeros serán los portadores de carga mayoritarios mientras que los electrones serán los portadores de carga minoritarios. Debido a este tipo de semiconductor extrínseco los materiales se llaman acertadamente semiconductores tipo p.
