Cuando añadimos una pequeña cantidad de impureza en un semiconductor que la impureza contribuye con electrones libres o agujeros a la semiconductor. Como resultado, la propiedad conductora de los semiconductores cambia. El proceso de cambio de la propiedad conductora del semiconductor mediante la adición de impurezas se conoce como dopaje. Supongamos que añadimos cualquier impureza pentavalente en cualquier semiconductor intrínseco. Las impurezas pentavalentes son aquellas que tienen átomos con cinco (5) electrones de valencia. En cuanto añadimos la impureza al semiconductor, los átomos de la impureza reemplazarán algunos de los átomos del semiconductor en la estructura del cristal. Ahora cuatro (4) de los cinco (5) electrones de valencia del átomo de la impureza implicará en la unión con cuatro átomos semiconductores vecinos, pero el quinto electrón no encontrará ningún lugar para ocupar.
Este quinto electrón del átomo de impurezas puede estar disponible como electrón libre o portador de carga negativa incluso si se aplica una cantidad mínima de energía. La energía necesaria para separar este quinto electrón de su átomo padre está en el rango de 0,01 eV (voltio de electrones) a 0,05 eV (electrón-voltio). El antimonio, el fósforo y el arsénico son impurezas pentavalentes de uso habitual y comercial para un semiconductor. Como las impurezas pentavalentes contribuyen o donan electrones al semiconductor, se llaman impurezas del donante y de manera similar como estas impurezas contribuyen a los portadores de carga negativa en el semiconductor esto lo referimos como impurezas de tipo n. El semiconductor dopado con impurezas de tipo n se llama semiconductor tipo n.
Semiconductor tipo N
Cuando añadimos impurezas del tipo n o del donante a la semiconductor…el ancho de la brecha de energía prohibida en la estructura de la red se reduce. Debido a la adición de átomos donantes, los niveles de energía permitidos se introducen a una pequeña distancia por debajo de la banda de conducción, como se muestra en la figura siguiente. Estos nuevos niveles permitidos son discretos porque los átomos de impureza añadidos se colocan muy separados y, por lo tanto, su interacción es pequeña. En el germanio, el nivel de energía discreta permisible o la brecha de energía prohibida es sólo de 0,01 eV (electrón-voltio) y la del silicio es de 0,05 eV (electrón-voltio) a temperatura ambiente. Así que es previsible que a temperatura ambiente el quinto electrón de todos los átomos donantes esté en la banda de conducción. Por otro lado, el aumento del número de portadores de carga negativa, es decir, de electrones en el semiconductor, causa la disminución de algunos agujeros.
El número de agujeros por unidad de volumen en un semiconductor de tipo n es incluso menor que el del mismo volumen de unidades de semiconductor intrínseco a la misma temperatura. Esto se debe al exceso de electrones, y habrá una mayor tasa de recombinación de pares electrón-hueco que en un semiconductor puro o intrínseco.
Semiconductor tipo P
Si en lugar de la impureza pentavalente, se añade una impureza trivalente al semiconductor intrínseco, entonces en lugar de un exceso de electrones se crearán un exceso de agujeros en el cristal. Porque cuando se añade una impureza trivalente al cristal semiconductor, los átomos trivalentes reemplazarán algunos de los átomos semiconductores tetravalentes. Los tres (3) electrones de valance del átomo de impureza trivalente harán el enlace con tres átomos semiconductores vecinos. Por lo tanto, habrá la falta de un electrón en un enlace del cuarto átomo semiconductor vecino que contribuye un todo al cristal. Dado que las impurezas trivalentes contribuyen con un exceso de agujeros al cristal semiconductor, y estos agujeros pueden aceptar electrones, estas impurezas se denominan impurezas del aceptador. Como los agujeros llevan virtualmente carga positiva, dichas impurezas se denominan impurezas de tipo positivo o de tipo p y el semiconductor con impurezas de tipo p se llama semiconductor tipo p.
Cuando se añaden impurezas trivalentes a un semiconductor, se crea un nivel de energía discreto justo por encima de la banda de valencia del semiconductor. Como la diferencia entre el nivel de energía de valencia y el nuevo nivel de energía discreta creado por la impureza es bastante menor, el electrón puede migrar fácilmente al nuevo nivel de energía superior con la ayuda de una pequeña cantidad de energía externa. Cuando un electrón migra a un nuevo nivel de energía, crea una vacante en la banda de valencia detrás de él, y esto contribuye a la retención del semiconductor.
Cuando añadimos una impureza de tipo n al semiconductor, habrá un exceso de electrón es un cristal pero no significa que no haya ningún agujero. Debido a la naturaleza intrínseca del semiconductor a temperatura ambiente, siempre hay algunos pares de agujeros de electrones en el semiconductor. Debido a la adición de impurezas de tipo n, los electrones se añadirán a esos pares de agujeros de electrones y también el número de agujeros reducirá el exceso de recombinación para el exceso de electrones. Por lo tanto, el número total de portadores de carga negativa o electrones libres será mayor que el de agujeros en el semiconductor tipo n. Por eso en el semiconductor tipo n, los electrones son llamados portadores de carga mayoritaria mientras que los polos son llamados portadores de carga minoritaria. De manera similar en semiconductor tipo plos agujeros se llaman la mayoría carga los portadores y los electrones son llamados portadores de carga minoritaria.
