Dans un semi-conducteur solide, constitué par un élément ou un composé pur, les électrons externes sont engagés dans des
liaisons covalentes. Lorsqu'une liaison est brisée, par un photon ou par agitation thermique, un électron devient mobile et il est
remplacé par un "trou" positif ou lacune (figure ci-dessous). Un électron voisin, libéré par le même phénomène, va occuper cette
lacune et laisser à son tour un "trou'", et ainsi de suite. Sous l'influence d'un champ électrique, les électrons se déplacent réellement
dans le réseau, alors que les trous, eux, semblent se déplacer uniquement.

Les électrons et les trous constituent ce qu'on appelle des "porteurs libres intrinsèques". Leur nombre est fonction de
la température, et pour assurer la neutralité électrique il y a autant de trous que d'électrons.
A température ambiante ce nombre est très faible. Pour du silicium pur il est de l'ordre de 10^-13 électrons par atome.
Remarque : Un semi-conducteur constitué d'un matériau pur et sans défauts et qualifié d'intrinsèque.

                                                   Conduction par électrons et trous dans un semi-conducteur pur (schéma simplifié)
                                       

Pour améliorer la conductivité électrique des semi-conducteurs on utilise la technique du dopage.
Dans un matériau (silicium, germanium ...) d'une très grande pureté initiale, on ajoute une infime quantité, de l'ordre de 10^-10,
d'un élément dopant.
On distingue deux types de dopage : le dopage de type N et le dopage de type P.
Remarque : Les semi-conducteurs dopés sont qualifiés d'extrinsèques.

Dopage de type N

Pour un dopage de type N, il faut augmenter la densité en électrons dans le semi-conducteur intrinsèque.
Dans le cas du silicium Si, ou du germanium Ge, qui sont tétravalents, on ajoute des atomes d'un élément pentavalent, comme
le phosphore P, l'arsenic As ou l'antimoine Sb. Ces atomes, insérés dans le réseau cristallin, formeront quatre liaisons covalentes
avec quatre atomes de silicium, le cinquième électron de la couche de valence restant libre.
Cet électron qui n'est que très faiblement lié à l'atome va se placer sur un niveau énergétique plus près de la bande de conduction.
Il lui suffira d'acquérir une faible énergie supplémentaire (ΔE ≈ 0,01 eV) pour accéder à cette bande. De ce fait, le matériau possède
une meilleure conductivité électrique.

Ces électrons libres ne créent pas de trous dans le réseau, le nombre total d'électrons est donc supérieur au nombre de trous.
Les électrons sont les porteurs majoritaires et les trous les porteurs minoritaires. Les atomes dopants sont appelés atomes
donneurs.
                                                              Principe de la conduction dans un semi-conducteur de type N
                                            

Dopage de type P

Pour ce dopage il faut augmenter la densité en trous dans le semi-conducteur intrinsèque.
Dans le cas du silicium Si, ou du germanium Ge, qui possèdent quatre électrons de valence, on ajoute des éléments trivalents
comme le gallium Ga, le bore B, l'aluminium Al ou l'indium In. Il leur manque un électron pour compléter les quatre liaisons covalentes
avec les atomes de silicium voisins. Un trou est créé dans la structure. Ce trou crée un nouveau niveau d'énergie voisin de la bande
de valence (ΔE ≈ 0,05 eV), accessible plus facilement aux électrons. Il peut être rempli par un électron d'un autre atome de silicium,
qui à son tour libère un trou et ainsi de suite (figure ci-dessous). Le matériau devient ainsi conducteur de l'électricité.

Comme au final le nombre de trous dépasse le nombre d'électrons, les trous sont donc les porteurs majoritaires et les électrons
les porteurs minoritaires. Les atomes dopants sont appelés atomes accepteurs.

                                                               Principe de la conduction dans un semi-conducteur de type P