Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Sabemos bien que la conductividad de un material depende de la concentración de electrones libres en él. Los buenos conductores consisten en una gran concentración de electrones libres, mientras que los aislantes consisten en una pequeña concentración de electrones libres. Estos conductores tienen un valor de conductancia alto (y por lo tanto un valor de resistencia bajo). El nivel de concentración del electrón libre en los semiconductores se encuentra entre los valores de densidad de los electrones libres en el conductor y el aislante .
Es por eso que la conductividad del semiconductor es moderada ni muy alta ni muy baja. La característica típica del semiconductor es que los electrones de la cenefa en el semiconductor no son libres como el metal, sino que quedan atrapados en el enlace entre dos átomos adyacentes . El germanio y el silicio son dos semiconductores de uso muy popular. La estructura cristalina de ambos semiconductores consiste en una repetición regular de la unidad tridimensional.
Tomemos el ejemplo del germanio, donde hay 32 electrones en órbita a través del núcleo de cada átomo. 
Cada átomo del germanio aporta cuatro electrones de valencia para formar el enlace covalente con cuatro átomos de germanio adyacentes en el cristal. Entonces los átomos son tetravalentes. El núcleo iónico inerte del germanio actúa como una carga positiva de +4 cargas electrónicas. Los electrones de la cenefa en el cristal de germanio sirven para unir un átomo al siguiente.
Por tanto, se puede decir que los electrones de la cenefa están estrechamente ligados a los átomos del cristal. Por eso, aunque un átomo de germanio tiene cuatro electrones de valencia en su conjunto, el cristal de germanio no es un excelente conductor de electricidad. A temperaturas de cero absoluto, un cristal semiconductor se comporta como un aislante, ya que no hay ningún portador de electricidad disponible. 
Sin embargo, a temperatura ambiente (300 o K), algunos de los enlaces covalentes en el cristal se rompen debido a la energía disponible y este fenómeno hace que la disponibilidad de electrones libres en el cristal y, por lo tanto, la conducción de semiconductores sea posible en cierta medida a temperatura ambiente.
La energía requerida para romper el enlace covalente es de aproximadamente 0,72 eV en germanio, y eso es 1,1 eV en silicio a temperatura ambiente. Cuando un enlace covalente se rompe, cualquiera de los electrones que participaron previamente en la formación del enlace sale con un lugar vacante detrás de él en el enlace. Esta vacante se conoce como un hueco. 
El significado del agujero en el semiconductor es que también pueden denominarse portadores de electricidad en comparación con los electrones. El mecanismo por el cual los agujeros transportan electricidad es algo diferente del mecanismo por el cual los electrones transportan electricidad.
Cuando hay un enlace incompleto en un cristal semiconductor, existe un agujero en el enlace. Es un poco más fácil para el electrón formar un enlace con los átomos vecinos ; por lo tanto, deja su posición anterior para ocupar el agujero cercano recién creado. Cuando un electrón se mueve para llenar un agujero desde su posición anterior en el enlace, deja otro nuevo agujero detrás de él.
Cuando se crea el segundo agujero, entonces el electrón de cualquier otro enlace vecino puede salir para llenar el segundo agujero creando un nuevo agujero detrás de él. Por lo tanto, se puede visualizar que, como tales, los agujeros se mueven en la dirección opuesta al movimiento de los electrones. De esta manera, el semiconductor conduce la electricidad con la ayuda de estos dos tipos de electricidad o portadores de carga (electrones y huecos).
De la explicación anterior, si pensamos sinceramente, podemos visualizar que mientras un agujero se mueve de una dirección a otra, al mismo tiempo el electrón se mueve en la dirección opuesta a esa. Significa que cada vez que los agujeros se mueven en una dirección hacia adelante respectiva, la carga negativa se mueve en la dirección opuesta o hacia atrás.
La carga negativa se mueve en dirección hacia atrás implica que la carga positiva se movía en dirección hacia adelante. Por tanto, se puede concluir que el movimiento de un agujero implica llevar una carga positiva en un cristal semiconductor. En un cristal semiconductor ideal, el número de huecos creados por unidad de tiempo es exactamente igual al número de electrones que quedan libres durante este tiempo.
Si la temperatura aumenta, la velocidad de creación del par electrón-agujero aumenta y cuando la temperatura disminuye, el número de pares electrón-agujero se reduce debido a la recombinación de electrones y agujeros en el cristal.
Cuando se crea un par electrón-hueco, se producen dos portadores de carga. Uno es el portador de carga negativa asociado con el electrón y el otro es el portador de carga positiva asociado al agujero.
Digamos que la movilidad del agujero en el cristal es μ hy la movilidad del electrón en el mismo cristal es μ e . Estos agujeros y electrones se mueven en dirección opuesta. Los electrones siempre tienden a moverse en sentido opuesto al campo eléctrico aplicado , la densidad de corriente debida a la deriva de los huecos viene dada por, 
La densidad de corriente debida a la deriva de los electrones está dada por,
Como la deriva de los agujeros aporta corriente en la misma dirección y la deriva de los electrones proporciona corriente en la dirección opuesta, en ambos casos, las corrientes están en la misma dirección que en la dirección de deriva de los agujeros. Por lo tanto, la corriente resultante debido a estos dos portadores de carga será la suma aritmética de dos corrientes y, por lo tanto, la densidad de corriente resultante sería, 
donde, n es la magnitud de la concentración de electrones libres, ‘p’ es la magnitud de la concentración de huecos y σ es la conductividad. de Semiconductor.
Si el semiconductor es idealmente puro, entonces habría el mismo número de electrones y huecos libres. Eso significa n = p = n i (digamos). Si aumenta la temperatura del semiconductor, también aumenta la concentración de portadores de carga (electrones y huecos). Por tanto, la conductividad de un semiconductor aumenta en consecuencia. La relación entre la temperatura y la concentración del portador de carga en un semiconductor puro o intrínseco se da como 
Donde, T es la temperatura en escala Kelvin.
De la ecuación anterior, se encuentra que la concentración de portadores de carga en un semiconductor aumenta exponencialmente muy rápidamente con el aumento de temperatura. Aquí encontramos que la concentración de huecos y electrones en germanio aumenta un 6% para un aumento de cada grado centígrado de temperatura.
Es de 8% para silicio. Este fenómeno hace que un dispositivo semiconductor sea mucho más sensible a la temperatura. Este cambio de concentración de los portadores de carga en un semiconductor se debe a los efectos de la temperatura sobre las características y el rendimiento de los dispositivos semiconductores. Por tanto, se debe tener especial cuidado para mantener la temperatura dentro de un límite especificado durante el funcionamiento de este tipo de dispositivos semiconductores.
Sin embargo, esta rápida sensibilidad a la variación de temperatura hace que el semiconductor sea útil para muchas aplicaciones. Muchos semiconductores especialmente fabricados se utilizan como transductores para medir la temperatura. Estos dispositivos se conocen como termistores .
