Semiconductori intrinseci

Semiconductorii sunt solide cristaline compuse din elemente ale grupei a IV-a principală (Si sau Ge) ce au patru electroni de valență. Fiecare atom din cristal formează patru legături covalente având forma unui tetraedru regulat. 

Datorită fenomenului de agitație termică o parte din legăturile covalente se rup, rezultând un electron liber și o legătură cu un electron lipsă, numită gol, care se comportă ca o sarcină pozitivă. Astfel în funcție de temperatura semiconductorului în el vor exista un număr egal de purtători de sarcină  liberi negativi - electroni și purtători de sarcină liberi pozitivi - goluri. Electronii și golurile deplasându-se sub influența unei tensiuni electrice în sensuri opuse duc la apariția curentului electric în semiconductorii intrinseci.

Semiconductori extrinseci

Semiconductorii extrinseci sunt semiconductori impurificați cu atomi ai grupelor principale vecine grupei a IV-a. Avem două tipuri de semiconductori, semiconductori de tip n în care purtătorii majoritari sunt electronii și semiconductori de tip p în care purtătorii majoritari sunt golurile.

Semiconductorii de tip n sunt semiconductori impurificați cu atomi ai elementelor chimice din grupa a V-a principală (B, Al, Ga; etc.) care au cinci electroni de valență. Atomul de impuritate  este cuprins în structura cristalină a semiconductorului și participă cu patru electroni la formarea legăturilor covalente, iar al cincilea electron de valență rămâne liber. Deci semiconductorii de n au ca purtători majoritari de sarcină electrică liberi electronii în plus ai atomilor de impuritate.

Semiconductorii de tip p sunt semiconductori impurificați cu atomi ai elementelor din grupa a III-a principală (P, As, Bi, etc.) care au trei electroni de valență. Fiecare atom de impuritate participă la formarea legăturilor covalente doar cu cei trei electroni de valență. O legătură covalentă rămâne cu electron lipsă, comportându-se ca un gol. Deci semiconductorii de tip p au ca purtători majoritari de sarcină electrică liberi golurile create de atomii de impuritate.

impurificarea semiconductorilor scade rezistivitatea lor cu până la trei ordine de mărime. 

Joncțiunea PN

Joncțiunea PN este reprezentată de suprafața de contact dintre doi semiconductori unul de tip P și unul de tip N. În jurul suprafeței de contact electronii din semiconductorul de tip N trec în semiconductorul de tip P și ocupă golurile. Rezultă o porțiune sărăcită de purtători de sarcină electrică majoritari dar ionizată pozitiv în semiconductorul de tip N și negativ în semiconductorul de tip P. Se crează astfel o barieră de potențial și un câmp electric intern care nu permite deplasarea purtătorilor majoritari prin joncțiune.

Dioda semiconductoare

Dioda constă dintr-un semiconductor de tip P alăturat cu unul de tip N.

La polarizarea directă a diodei, adică borna pozitivă la semiconductorul P și cea negativă la semiconductorul N, odată cu creșterea tensiunii electrice bariera de potențial și câmpul electric intern scad și dispar iar dioda conduce curentul electric.

La polarizarea inversă, pe măsură ce tensiunea crește în valoare absolută bariera de potențial și câmpul electric intern cresc, iar dioda nu conduce curentul electric. Totuși la valori mari ale tensiunii inverse (de ordinul miilor de Volți) dioda se străpunge, fenomenul numindu-se străpungere Zenner.

Dioda varicap

Dioda varicap este o diodă polarizată invers în care zona de trecere din jurul joncțiunii PN se comportă ca un condensator cu capacitate electrică variabilă. Acest lucru este posibil deoarece zona de trecere este formată din două straturi încărcate electric cu sarcini electrice opuse (ionii ce apar în cei doi semiconductori). Modificând tensiunea inversă aplicată diodei se modifică grosimea zonei de trecere, deci se modifică capacitatea electrică a diodei.

Redresarea curentului alternativ

Dioda este utilizată la redresarea curentului electric alternativ deoarece la tensiuni electrice obișnuite se comportă ca o poartă cu sens unic, permițând trecerea curentului electric într-un singur sens.

În redresorul prezentat mai sus, diodele vor conduce alternativ în funcție de polarizarea secundarului transformatorului, iar curentul va trece tot timpul prin rezistență.

Tranzistorul cu efect de câmp

Tranzistorul cu efect de câmp este un tranzistor cu conducție de tip N pe traseul sursă - canal - drenă, unde conducția electrică a canalului este modificată de câmpul electric dintre grilă și substrat.

Curentul electric prin tranzistor este dat de tensiunea electromotoare E, dar este controlat de tensiunea electromotoare a grilei.