Η συγκέντρωση φορέα είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων που είναι διαθέσιμα για να περάσουν μέσα από έναν ημιαγωγό. Ένας ημιαγωγός είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που θα μεταφέρει ηλεκτρισμό όταν εφαρμόζεται μια πηγή ενέργειας. Κρύσταλλοι ή άμορφα ή μη κρυσταλλικά υλικά κατασκευάζονται για να σχηματίσουν ημιαγωγό υλικό. Μπορούν να προστεθούν ίχνη μεταλλικών μορίων, που ονομάζονται προσμίξεις, για να παρέχουν επιπλέον ηλεκτρόνια για τη μεταφορά ηλεκτρικού ρεύματος.
Ένα μόριο αποτελείται από έναν κεντρικό πυρήνα που περιβάλλεται από δακτυλίους ή κελύφη ηλεκτρονίων που βρίσκονται συνεχώς σε κίνηση. Ορισμένα υλικά, που ονομάζονται δότες, έχουν ένα ηλεκτρόνιο σχετικά μακριά από τον πυρήνα που μπορεί να εκτοπιστεί από τα ηλεκτρικά ρεύματα ή το ηλιακό φως. Διαφορετικά μόρια, που ονομάζονται δέκτες, δεν διαθέτουν ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό περίβλημα και μπορούν να λάβουν ελεύθερα ηλεκτρόνια που υπάρχουν. Ένας ημιαγωγός χρησιμοποιεί μόρια δότη και δέκτη τοποθετημένα σε κρυσταλλικό ή άμορφο υλικό. Οι χώροι για ηλεκτρόνια σε υλικά δέκτη αναφέρονται συχνά ως οπές.
Το πυρίτιο, τόσο κρυσταλλικό όσο και άμορφο, χρησιμοποιείται συνήθως για ημιαγωγούς. Μπορεί να μεταδώσει ορισμένα ηλεκτρόνια ως καθαρό υλικό σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Αυτό είναι γνωστό ως εγγενής συγκέντρωση φορέα. Το καθαρό πυρίτιο χρησιμοποιείται σπάνια ως ημιαγωγός επειδή η εγγενής συγκέντρωση είναι αρκετά χαμηλή. Άλλα υλικά, όπως το γερμάνιο ή το καρβίδιο του πυριτίου, έχουν υψηλότερη εγγενή συγκέντρωση φορέα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καθαροί ημιαγωγοί.
Μικρές ποσότητες προσμίξεων μπορούν να αλλάξουν τις ιδιότητες ενός ημιαγωγού και να επιτρέψουν τη ροή ηλεκτρονίων με λιγότερη αντίσταση. Η μέτρηση της χωρητικότητας ηλεκτρονίων για ημιαγωγούς με πρόσμιξη είναι γνωστή ως συγκέντρωση εξωγενούς φορέα. Αυτή η τιμή χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό των ηλεκτρικών ιδιοτήτων του ημιαγωγού σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα. Οι αλλαγές στη συγκέντρωση του φορέα από τον έλεγχο του ντόπινγκ θα επηρεάσουν τις ηλεκτρικές ιδιότητες του ημιαγωγού.
Ένας ημιαγωγός περιλαμβάνει τρία τμήματα. Η ζώνη αγωγιμότητας είναι υλικό εμποτισμένο με ίχνη μορίων που έχουν περίσσεια ηλεκτρονίων. Το υλικό διάκενου, συνήθως ένα καθαρό υλικό χωρίς ντόπινγκ, τοποθετείται στη μέση. Το τελευταίο στρώμα είναι το στρώμα σθένους, όπου το υλικό είναι ντοπαρισμένο με ίχνη μορίων που στερούνται ηλεκτρονίων.
Υπάρχουν πολλές κοινές χρήσεις για ημιαγωγούς εκτός από τις ηλεκτρονικές συσκευές. Οι ηλιακοί συλλέκτες αποτελούνται από άμορφες κυψέλες πυριτίου συνδεδεμένες σε ηλεκτρικά κυκλώματα. Η ενέργεια του ηλιακού φωτός απελευθερώνει ηλεκτρόνια στη ζώνη αγωγιμότητας που διέρχεται από τους ημιαγωγούς του πυριτίου και δημιουργεί ηλεκτρικό ρεύμα. Η ηλεκτρική ενέργεια που δημιουργείται από ηλιακούς συλλέκτες χρησιμοποιείται συνήθως για τη φόρτιση των συσσωρευτών μπαταριών για μελλοντική χρήση.
Οι δίοδοι εκπομπής φωτός, ή LED, είναι κοινές συσκευές που χρησιμοποιούνται για το φωτισμό σπιτιών, επιχειρήσεων και οχημάτων. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα ενεργοποιεί έναν ημιαγωγό που περιέχει προσμίξεις που δίνουν ορατό φως όταν τα ηλεκτρόνια περνούν μέσα από αυτά. Τα LED δημιουργούν πολύ λίγη περίσσεια θερμότητας, είναι ενεργειακά αποδοτικά και έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής.