Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Podemos clasificar los materiales por la brecha de energía entre su banda de valencia y la banda de conducción. La banda de valencia es la banda que consta del electrón de valencia y la banda de conducción permanece vacía. La conducción tiene lugar cuando un electrón salta de una banda de valencia a otra, y el espacio entre estas dos bandas está prohibido.
Cuanto mayor sea la brecha entre las bandas de valencia y conducción, mayor será la energía que se requiere para desplazar un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción. En el caso de los conductores , esta brecha de energía está ausente o, en otras palabras, banda de conducción, y la banda de valencia se superpone entre sí. Por lo tanto, el electrón requiere una energía mínima para saltar de la banda de valencia. Los ejemplos típicos de conductores son plata, cobre y aluminio. En los aisladores , esta brecha es enorme.
Por lo tanto, se requiere una cantidad significativa de energía para cambiar un electrón de la banda de valencia a la de conducción. Por lo tanto, los aisladores son malos conductores de electricidad. La mica y la cerámica son los ejemplos más conocidos de material aislante. Los semiconductores , por otro lado, tienen una brecha de energía que se encuentra entre la de los conductores y los aislantes.
Este espacio es típicamente más o menos 1 eV y, por lo tanto, un electrón requiere más energía que los conductores pero menos que los materiales aislantes para cambiar la banda de valencia a la banda de conducción. A baja temperatura, hay una cantidad muy menor de electrones en la banda de conducción en un cristal semiconductor, pero cuando la temperatura aumenta, más y más electrones obtienen suficiente energía para migrar de la banda de valencia a la banda de conducción. Por eso, no conducen electricidad a baja temperatura, pero a medida que la temperatura aumenta, la conductividad aumenta. Los ejemplos más típicos de semiconductores son el silicio y el germanio.
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Definición de semiconductor
Por tanto, la definición de semiconductor puede ser la siguiente.
Los materiales que no son conductores ni aislantes con un intervalo de energía de aproximadamente 1 eV (electronvoltio) se denominan semiconductores.
Los materiales más comunes utilizados comercialmente como semiconductores son el germanio (Ge) y el silicio (Si) debido a su propiedad para soportar altas temperaturas. Eso significa que no habrá un cambio significativo en la brecha energética con el cambio de temperatura.
La relación entre la brecha de energía y la temperatura absoluta para Si y Ge se dan como, 
Donde, T = temperatura absoluta en o K
Suponiendo que la temperatura ambiente es de 300 o K,
A temperatura ambiente, la resistividad del semiconductor se encuentra entre los aisladores y los conductores. Los semiconductores muestran un coeficiente de resistividad de temperatura negativo, lo que significa que su resistencia disminuye con el aumento de temperatura. Tanto Si como Ge son elementos del grupo IV, es decir, ambos elementos tienen cuatro electrones de valencia. Ambos forman el enlace covalente con el átomo vecino . A temperatura de cero absoluto, ambos se comportan como un aislante, es decir, la banda de valencia está llena mientras que la banda de conducción está vacía, pero a medida que aumenta la temperatura se rompen más y más enlaces covalentes y los electrones se liberan y saltan a la banda de conducción. 
En los diagramas de bandas de energía anteriores de un semiconductor. CB es la banda de conducción y VB es la banda de valencia. A las 0 oK, el VB está lleno de todos los electrones de valencia.
Semiconductores intrínsecos
Según la teoría de los semiconductores , los semiconductores en su forma pura se denominan semiconductores intrínsecos . En semiconductores puros, el número de electrones (n) es igual al número de huecos (p) y, por tanto, la conductividad es muy baja ya que los electrones de valencia están unidos covalentemente. En este caso escribimos n = p = n i , donde n i se llama concentración intrínseca. Se puede demostrar que n i se puede escribir 
donde, n 0 es una constante, T es la temperatura absoluta, V G es el voltaje de banda prohibida del semiconductor y V T es el voltaje térmico.
El voltaje térmico está relacionado con la temperatura por V T= kT / q
Donde, k es la constante de Boltzmann (k = 1.381 × 10 – 23 J / K).
En los semiconductores intrínsecos, la conductividad (σ) está determinada por electrones (σ e ) y huecos (σ h ) y depende de la densidad del portador.
σ e = neμ e , σ h = peμ h
Conductividad, 
donde n, p = número de electrones y huecos respectivamente.
μ h , μ e = movilidad de huecos libres y electrones respectivamente
N = n = p
e = carga en el portador
Semiconductores extrínsecos
Según la teoría de los semiconductores , los semiconductores impuros se denominan semiconductores extrínsecos . El semiconductor extrínseco se forma agregando una pequeña cantidad de impureza. Dependiendo del tipo de impureza añadida tenemos dos tipos de semiconductores: tipo N y de tipo P semiconductores . En 100 millones de partes de semiconductor se agrega una parte de impureza.
Semiconductor tipo N
En este tipo de semiconductores, los portadores mayoritarios son electrones y los portadores minoritarios son huecos. El semiconductor de tipo N se forma añadiendo una impureza pentavalente (cinco electrones de valencia) en un cristal semiconductor puro, por ejemplo, P. As, Sb. 
Cuatro de los cinco electrones de valencia de la impureza pentavalente forman un enlace covalente con el átomo de Si y el electrón restante puede moverse libremente a cualquier lugar dentro del cristal. La impureza pentavalente dona electrones al Si, por eso los átomos de impureza de tipo N se conocen como átomos donantes. Esto mejora la conductividad del Si puro. Los portadores mayoritarios son electrones, por lo tanto, la conductividad se debe solo a estos electrones y está dada por
σ = neμ e
Semiconductores tipo P
En este tipo de semiconductores, los portadores mayoritarios son huecos y los portadores minoritarios son electrones. El semiconductor de tipo p se forma añadiendo una impureza trivalente (tres electrones de valencia) en un cristal semiconductor puro, por ejemplo, B, Al Ba. 
Tres de los cuatro electrones de valencia de la impureza tetravalente forman enlaces covalentes con átomos de Si. El fenómeno crea un espacio al que nos referimos como un agujero. Cuando la temperatura sube, un electrón de otro enlace covalente salta para llenar este espacio. Por lo tanto, se crea un agujero detrás. De esta forma se produce la conducción. La impureza de tipo P acepta electrones y se llama átomo aceptor. La mayoría de los portadores son huecos y, por lo tanto, la conductividad se debe únicamente a estos huecos y viene dada por
σ = neμ h
