室温では、熱エネルギーは共有結合を破壊し、かなりの数の自由電荷キャリアを生成するのに十分ではありません。その結果、純粋なシリコンは絶縁体として動作し、非常に低い電気伝導率を示します。
シリコンの電気伝導率を高めるために、「ドーピング」と呼ばれるプロセスを通じて、不純物またはドーパントがその結晶構造に導入されます。リンやホウ素などの特定のドーパント原子を追加することにより、半導体材料をそれぞれN型またはP型半導体のいずれかに変換できます。
N型シリコンでは、ドーパント原子は半導体に追加の電子を寄付し、電気を動かして伝達できる自由電子の余剰を作成します。一方、P型シリコンでは、ドーパント原子が穴を作成します。これは、電子が欠落している空孔です。これらの穴はまた、電荷を移動および輸送することができ、材料の導電率に寄与します。
ドーパント原子の種類と濃度を慎重に制御することにより、シリコンの電気特性を調整して、希望するレベルの電気伝導性を実現することができ、さまざまな電子アプリケーション用の汎用性の半導体材料になります。
