Las propiedades el�ctricas de un material semiconductor vienen determinadas por su estructura at�mica. En un cristal puro de germanio o de silicio, los �tomos est�n unidos entre s� en disposici�n peri�dica, formando una rejilla c�bica tipo diamante perfectamente regular. Cada �tomo del cristal tiene cuatro electrones de valencia, cada uno de los cuales interact�a con el electr�n del �tomo vecino formando un enlace covalente. Al no tener los electrones libertad de movimiento, a bajas temperaturas y en estado cristalino puro, el material act�a como un aislante.

Los cristales de germanio o de silicio contienen peque�as cantidades de impurezas que conducen la electricidad, incluso a bajas temperaturas. Las impurezas tienen dos efectos dentro del cristal. Las impurezas de f�sforo, antimonio o ars�nico se denominan impurezas donantes porque aportan un exceso de electrones. Este grupo de elementos tiene cinco electrones de valencia, de los cuales s�lo cuatro establecen enlaces con los �tomos de germanio o silicio. Por lo tanto, cuando se aplica un campo el�ctrico, los electrones restantes de las impurezas donantes quedan libres para desplazarse a trav�s del material cristalino. Por el contrario, las impurezas de galio y de indio disponen de s�lo tres electrones de valencia, es decir, les falta uno para completar la estructura de enlaces interat�micos con el cristal. Estas impurezas se conocen como impurezas receptoras, porque aceptan electrones de �tomos vecinos. A su vez, las deficiencias resultantes, o huecos, en la estructura de los �tomos vecinos se rellenan con otros electrones y as� sucesivamente. Estos huecos se comportan como cargas positivas, como si se movieran en direcci�n opuesta a la de los electrones cuando se les aplica un voltaje.

Un cristal de germanio o de silicio que contenga �tomos de impurezas donantes se llama semiconductor negativo, o tipo n, para indicar la presencia de un exceso de electrones cargados negativamente. El uso de una impureza receptora producir� un semiconductor positivo, o tipo p, llamado as� por la presencia de huecos cargados positivamente. Un cristal sencillo que contenga dos regiones, una tipo n y otra tipo p, se puede preparar introduciendo las impurezas donantes y receptoras en germanio o silicio fundido en un crisol en diferentes fases de formaci�n del cristal. El cristal resultante presentar� dos regiones diferenciadas de materiales tipo n y tipo p. La franja de contacto entre ambas �reas se conoce como uni�n pn. Tal uni�n se puede producir tambi�n colocando una porci�n de material de impureza donante en la superficie de un cristal tipo p o bien una porci�n de material de impureza receptora sobre un cristal tipo n, y aplicando calor para difundir los �tomos de impurezas a trav�s de la capa exterior. Al aplicar un voltaje desde el exterior, la uni�n pn act�a como un rectificador, permitiendo que la corriente fluya en un solo sentido (v�ase Rectificaci�n). Si la regi�n tipo p se encuentra conectada al terminal positivo de una bater�a y la regi�n tipo n al terminal negativo, fluir� una corriente intensa a trav�s del material a lo largo de la uni�n. Si la bater�a se conecta al rev�s, no fluir� la corriente.

En un transistor se pueden combinar dos uniones para obtener amplificaci�n. Un tipo, llamado transistor de uni�n npn, consiste en una capa muy fina de material tipo p entre dos secciones de material tipo n, formando un circuito como el mostrado en la figura 2. El material tipo n a la izquierda del diagrama representa el elemento emisor del transistor, que constituye la fuente de electrones. Para permitir el avance de la corriente a lo largo de la uni�n np, el emisor tiene un peque�o voltaje negativo con respecto a la capa tipo p, o componente base, que controla el flujo de electrones. El material tipo n en el circuito de salida sirve como elemento colector y tiene un voltaje positivo alto con respecto a la base, para evitar la inversi�n del flujo de corriente. Los electrones que salen del emisor entran en la base, son atra�dos hacia el colector cargado positivamente y fluyen a trav�s del circuito de salida. La impedancia de entrada (la resistencia al paso de corriente) entre el emisor y la base es reducida, mientras que la impedancia de salida entre el colector y la base es elevada. Por lo tanto, peque�os cambios en el voltaje de la base provocan grandes cambios en la ca�da de voltaje a lo largo de la resistencia del colector, convirtiendo a este tipo de transistor en un eficaz amplificador. Similar al tipo npn en cuanto a su funcionamiento, el transistor de uni�n pnp dispone tambi�n de dos uniones y es equivalente al tubo de vac�o denominado triodo. Otros tipos con tres uniones, tales como el transistor de uni�n npnp, proporcionan mayor amplificaci�n que los transistores de dos uniones.

Transistores de uni�n bipolar

El transistor de uni�n bipolar est� formado por tres capas de silicio (o de germanio) de gran pureza, a las cuales se han a�adido peque�as cantidades de boro (tipo p) o de f�sforo (tipo n). El l�mite entre cada capa forma una uni�n, que s�lo permite el flujo de corriente desde p hacia n. Las conexiones a cada capa se efect�an evaporando aluminio sobre la superficie. El revestimiento de di�xido de silicio protege las superficies no met�licas. Una peque�a corriente que pasa a trav�s de la uni�n base-emisor genera una corriente entre 10 y 1.000 veces superior entre el colector y el emisor. (Las flechas muestran una corriente positiva. No deben tomarse literalmente los nombres de las capas). El transistor de uni�n tiene numerosas aplicaciones, que van desde los detectores electr�nicos sensibles hasta los amplificadores de alta fidelidad de gran potencia. Todos ellos dependen de esta amplificaci�n de corriente.