Semiconduttori sono tipicamente costituiti da elementi del Gruppo IV della tavola periodica, come silicio, germanio e carbonio. Questi elementi hanno quattro elettroni di valenza, il che significa che ogni atomo ha quattro elettroni che possono essere condivisi con gli atomi vicini. Quando due atomi condividono un elettrone, formano un legame covalente.
In un semiconduttore puro, tutti gli elettroni di valenza sono coinvolti in legami covalenti, quindi non ci sono elettroni liberi che trasportano corrente. Tuttavia, se un atomo di impurità viene aggiunto al semiconduttore, può donare o accettare un elettrone, creando un portatore di carica gratuito.
Donatori sono impurità che donano elettroni, come fosforo e arsenico. Accettatori sono impurità che accettano elettroni, come boro e gallio. Il tipo di impurità determina il tipo di semiconduttore:
* Semiconduttori di tipo N sono semiconduttori drogati con impurità donatrici, quindi hanno un'alta concentrazione di elettroni liberi.
* Semiconduttori di tipo P sono semiconduttori che sono stati drogati con impurità accettrici, quindi hanno un'alta concentrazione di lacune libere (posizioni di elettroni vacanti).
Quando un semiconduttore di tipo N e un semiconduttore di tipo P sono uniti insieme, una giunzione PN viene creato. Le giunzioni PN sono gli elementi costitutivi di base di transistor e diodi.
Transistor sono interruttori elettronici che possono essere utilizzati per amplificare o commutare segnali elettronici. Diodi sono dispositivi elettronici che consentono alla corrente di fluire in una sola direzione.
I semiconduttori sono essenziali per l’elettronica moderna. Sono utilizzati in un'ampia varietà di dispositivi, dai semplici interruttori della luce ai computer complessi.
