Un semiconductor intrínseco , también llamado semiconductor puro , semiconductor no dopado o semiconductor tipo i , es un semiconductor sin ninguna especie dopante significativa presente. Por lo tanto , el número de portadores de carga está determinado por las propiedades del propio material y no por la cantidad de impurezas. En los semiconductores intrínsecos el número de electrones excitados y el número de huecos son iguales: n = p. Este puede ser el caso incluso después de dopar el semiconductor, aunque sólo si está dopado tanto con donantes como con aceptores por igual. En este caso, n = p sigue siendo válido y el semiconductor sigue siendo intrínseco, aunque dopado. Esto significa que algunos conductores son tanto intrínsecos como extrínsecos, pero solo si n (dopante donante de electrones/electrones excitados) es igual a p (dopante aceptor de electrones/huecos vacantes que actúan como cargas positivas).
La conductividad eléctrica de los semiconductores químicamente puros aún puede verse afectada por defectos cristalográficos de origen tecnológico (como las vacantes ), algunos de los cuales pueden comportarse de manera similar a los dopantes. Sin embargo, su efecto a menudo puede despreciarse, y el número de electrones en la banda de conducción es exactamente igual al número de huecos en la banda de valencia . La conducción de corriente de un semiconductor intrínseco se permite únicamente mediante la excitación de electrones a través de la banda prohibida, que suele ser pequeña a temperatura ambiente, excepto en los semiconductores de banda prohibida estrecha, como el Hg.
0,8Cd
0,2Te .
La conductividad de un semiconductor se puede modelar en términos de la teoría de bandas de los sólidos. El modelo de banda de un semiconductor sugiere que a temperaturas ordinarias existe una posibilidad finita de que los electrones puedan alcanzar la banda de conducción y contribuir a la conducción eléctrica. Un cristal de silicio es diferente de un aislante porque a cualquier temperatura por encima del cero absoluto, existe una probabilidad distinta de cero de que un electrón en la red se suelte de su posición, dejando una deficiencia de electrones llamada "agujero". Si se aplica un voltaje, tanto el electrón como el hueco pueden contribuir a un pequeño flujo de corriente.
En un semiconductor intrínseco como el silicio a temperaturas superiores al cero absoluto , habrá algunos electrones que se excitarán a través de la banda prohibida hacia la banda de conducción y estos electrones pueden soportar el flujo de carga. Cuando el electrón en el silicio puro cruza la brecha, deja una vacante de electrones o "agujero" en la red regular del silicio. Bajo la influencia de un voltaje externo, tanto el electrón como el hueco pueden moverse a través del material. En un semiconductor de tipo n , el dopante aporta electrones adicionales, lo que aumenta drásticamente la conductividad. En un semiconductor tipo p , el dopante produce huecos o huecos adicionales, que también aumentan la conductividad. Sin embargo, es el comportamiento de la unión pn la clave de la enorme variedad de dispositivos electrónicos de estado sólido.
La corriente que fluirá en un semiconductor intrínseco consta de corriente de electrones y de huecos. Es decir, los electrones que han sido liberados de sus posiciones de red en la banda de conducción pueden moverse a través del material. Además, otros electrones pueden saltar entre posiciones de la red para llenar las vacantes dejadas por los electrones liberados. Este mecanismo adicional se llama conducción de huecos porque es como si los huecos migraran a través del material en la dirección opuesta al movimiento de los electrones libres. El flujo de corriente en un semiconductor intrínseco está influenciado por la densidad de los estados de energía, que a su vez influye en la densidad de electrones en la banda de conducción. Esta corriente depende en gran medida de la temperatura.