Οι αρνητικοί ημιαγωγοί (Ν) είναι μερικώς αγώγιμα και μερικώς μονωτικά υλικά που δίνουν ηλεκτρόνια σε ηλεκτρονικές συσκευές. Οι ημιαγωγοί τύπου Ν, όπως και οι αντίστοιχοι θετικού τύπου (P), είναι κατασκευασμένοι από στοιχεία όπως το πυρίτιο και το γερμάνιο. Μαζί, οι ημιαγωγοί τύπου N και οι ημιαγωγοί τύπου P είναι τα δομικά στοιχεία των σύγχρονων συσκευών ημιαγωγών.
Τα ηλεκτρόνια σθένους στο ατομικό μοντέλο είναι ηλεκτρόνια στο πιο εξωτερικό περίβλημα της τροχιάς. Το πυρίτιο, για παράδειγμα, έχει τέσσερα ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους. Αυτό καθιστά το πυρίτιο ημιαγωγό ή μερικό αγωγό και μερικό μονωτή. Οι πλήρεις αγωγοί, όπως ο χαλκός και το αλουμίνιο, έχουν περισσότερα ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους, με αποτέλεσμα την ευκολότερη κινητικότητα των ηλεκτρονίων που οδηγεί σε υψηλή αγωγιμότητα.
Κατά την προετοιμασία του πυριτίου για την παραγωγή ημιαγωγών, το διοξείδιο του πυριτίου θερμαίνεται σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες απουσία οξυγόνου. Το διοξείδιο του πυριτίου είναι η κοινή άμμος που βρίσκεται σχεδόν παντού. Ο ειδικός εξοπλισμός που παράγει καθαρό πυρίτιο και οι εξωτερικές του μορφές αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της επένδυσης στην παραγωγή ημιαγωγών.
Οι εξωγενείς ημιαγωγοί είναι καθαροί ημιαγωγοί που έχουν προστεθεί με στοιχεία ακαθαρσίας, όπως ο φώσφορος ή ο χαλκός, για να έχουν το χαρακτηριστικό του δότη ή του δέκτη ηλεκτρονίων. Όταν ένα στοιχείο ηλεκτρονίων τεσσάρων σθένων προστίθεται με ένα στοιχείο ηλεκτρονίων πέντε σθένων, προκύπτουν ημιαγωγοί τύπου Ν. Η χρήση ενός στοιχείου τριών σθένων οδηγεί σε έναν ημιαγωγό τύπου P. Η ποσότητα της ακαθαρσίας είναι περίπου 1 άτομο ακαθαρσίας σε κάθε 100 εκατομμύρια άτομα πυριτίου.
Ο φώσφορος έχει πέντε ηλεκτρόνια σθένους. Εάν 100 εκατομμύρια άτομα πυριτίου εμποτιστούν με ένα άτομο φωσφόρου, προκύπτουν ημιαγωγοί τύπου Ν. Το υλικό τύπου Ν, μαζί με ένα υλικό τύπου Ρ, γίνεται δομικό στοιχείο για τον απλούστερο ημιαγωγό, γνωστό ως δίοδο. Για την κατασκευή μιας διόδου, γίνεται μια διασταύρωση μεταξύ ενός ημιαγωγού τύπου N και ενός τύπου P. Στις πλευρές απέναντι από τη διασταύρωση, μεταλλικοί αγωγοί συνδέονται με το ελεύθερο άκρο των ημιαγωγών.
Το ρεύμα ρέει ελεύθερα προς μία κατεύθυνση σε μια δίοδο, αλλά σχεδόν κανένα ρεύμα δεν ρέει προς την άλλη κατεύθυνση, γεγονός που καθιστά τη δίοδο μια τυπική συσκευή για ανόρθωση ή τη διαδικασία μετατροπής εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) σε συνεχές (DC). Μια δίοδος χρησιμοποιείται επίσης για την ανίχνευση φακέλου όπου τα επίπεδα αιχμής ενός σήματος ραδιοσυχνότητας (RF) εξάγονται χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα ανιχνευτή διόδου. Αυτή η ιδέα προτείνει τη διαδικασία εξαγωγής ήχου σε διαμόρφωση πλάτους (AM). Μια δίοδος σε συνδυασμό με ένα κύκλωμα αντίστασης-πυκνωτή (RC) της σωστής χρονικής σταθεράς παράγει ήχο από έναν φάκελο AM RF.