在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。如果使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为N型半导体（电子半导体），使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为P型半导体（空穴半导体）。
1、N型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为施主原子。如图1所示。
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| 图1 N型半导体的晶体结构 |
在N型半导体中，自由电子的浓度远大于空穴的浓度，因此自由电子称为多数载流子（简称多子），而其中空穴称为少数载流子（简称少子）。N型半导体主要靠自由电子导电，掺入的杂质越多，自由电子的浓度就越高，导电性能也就越强。
2、P型半导体
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为受主原子。如图2所示。
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| 图2 P型半导体的晶体结构 |
在P型半导体中，空穴的浓度远大于自由电子的浓度，因此空穴称为多数载流子（简称多子），而其中自由电子称为少数载流子（简称少子）。P型半导体主要靠空穴导电，掺入的杂质越多，空穴的浓度就越高，导电性能也就越强。
在杂质半导体中，多数载流子的浓度由掺入的杂质浓度决定；少数载流子的浓度主要取决于温度的影响。
对于杂质半导体来说，无论是N型还是P型半导体，从总体上看，仍然保持着电中性。为了简单起见，通常只画出其中的正离子和等量的自由电子来表示N型半导体，同样地，只画出负离子和等量的空穴来表示P型半导体，分别如图3所示。
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图3 杂质半导体的简化表示法 |
杂质半导体的奇妙之处在于：本征半导体掺入不同性质、不同浓度的杂质后，并对P型半导体和N型半导体采用不同的方式组合，可以制造出形形色色、品种繁多、用途各异的半导体器件。