Un semiconductor intrínseco , también llamado semiconductor puro , semiconductor no dopado o semiconductor de 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 en lugar de la cantidad de impurezas. En 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 solo si está dopado con donantes y aceptores por igual. En este caso, n = p todavía se mantiene, y el semiconductor permanece intrínseco, aunque dopado. Esto significa que algunos conductores son tanto intrínsecos como extrínsecos, pero solo si n (dopante donador 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 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 se puede despreciar y el número de electrones en la banda de conducción es entonces exactamente igual al número de huecos en la banda de valencia . La conducción de corriente de los semiconductores intrínsecos se posibilita únicamente por la excitación de electrones a través de la banda prohibida, que suele ser pequeña a temperatura ambiente, excepto en el caso de 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 bandas 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 desprenda de su posición, dejando atrás una deficiencia de electrones llamada "hueco". Si se aplica un voltaje, entonces 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 excitan a través del hueco de banda hacia la banda de conducción y estos electrones pueden soportar el flujo de carga. Cuando el electrón en silicio puro cruza el hueco, deja atrás una vacante electrónica o "hueco" en la red regular de 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 contribuye con electrones adicionales, lo que aumenta drásticamente la conductividad. En un semiconductor de tipo p , el dopante produce vacantes o huecos adicionales, que también aumentan la conductividad. Sin embargo, es el comportamiento de la unión pn lo que es clave para la enorme variedad de dispositivos electrónicos de estado sólido.
La corriente que fluye en un semiconductor intrínseco se compone tanto de corriente de electrones como de corriente de huecos. Es decir, los electrones que se han liberado de sus posiciones reticulares en la banda de conducción pueden moverse a través del material. Además, otros electrones pueden saltar entre posiciones reticulares para llenar los espacios vacíos que dejan 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 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.