Halvledare är vanligtvis gjorda av grundämnen i grupp IV i det periodiska systemet, såsom kisel, germanium och kol. Dessa grundämnen har fyra valenselektroner, vilket innebär att varje atom har fyra elektroner som kan delas med angränsande atomer. När två atomer delar en elektron bildar de en kovalent bindning.
I en ren halvledare är alla valenselektroner involverade i kovalenta bindningar, så det finns inga fria elektroner att bära ström. Men om en föroreningsatom läggs till halvledaren kan den donera eller acceptera en elektron, vilket skapar en fri laddningsbärare.
Givatorer är föroreningar som donerar elektroner, såsom fosfor och arsenik. Acceptorer är föroreningar som tar emot elektroner, såsom bor och gallium. Typen av förorening bestämmer typen av halvledare:
* N-typ halvledare är halvledare som har dopats med donatorföroreningar, så de har en hög koncentration av fria elektroner.
* P-typ halvledare är halvledare som har dopats med acceptorföroreningar, så de har en hög koncentration av fria hål (lediga elektronpositioner).
När en halvledare av N-typ och en halvledare av P-typ är sammanfogade, en PN-korsning skapas. PN-övergångar är de grundläggande byggstenarna för transistorer och dioder.
Transistorer är elektroniska omkopplare som kan användas för att förstärka eller byta elektroniska signaler. Dioder är elektroniska enheter som tillåter ström att flyta i endast en riktning.
Halvledare är avgörande för modern elektronik. De används i en mängd olika enheter, från enkla ljusbrytare till komplexa datorer.
