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不純物半導体とは、ドーピングされた半導体のことです。半導体結晶の製造過程で、ドーピング剤と呼ばれる微量元素または化学物質が結晶に化学的に組み込まれ、純粋な半導体結晶（真性半導体と呼ばれる）とは異なる電気的特性を持つようにしています。不純物半導体では、結晶格子中のこれらの異種ドーパント原子が、結晶を通して電流を運ぶ電荷キャリアを主に提供します。使用されるドーピング剤には2種類あり、その結果、2種類の不純物半導体が存在します。電子ドナードーパントとは、結晶に組み込まれると、結晶格子に移動可能な伝導電子を放出する原子です。電子ドナー原子でドーピングされた不純物半導体は、結晶中の電荷キャリアの大部分が負の電子であるため、n型半導体と呼ばれます。電子アクセプタードーパントとは、格子から電子を受け取り、電子が正に帯電した粒子のように結晶内を移動できる空孔（正孔）を生成する原子です。電子受容原子をドープした外因性半導体は、結晶中の電荷キャリアの大部分が正孔であるため、p型半導体と呼ばれます。
ドーピングは、半導体が示す非常に幅広い電気的特性を実現する鍵であり、不純物半導体は、ダイオード、トランジスタ、集積回路、半導体レーザー、LED、太陽電池などの半導体電子デバイスの製造に使用されます。フォトリソグラフィーなどの高度な半導体製造プロセスにより、同じ半導体結晶ウェハの異なる領域に異なるドーパント元素を注入し、ウェハ表面に半導体デバイスを作製することができます。例えば、一般的なトランジスタの一種であるnpnバイポーラトランジスタは、n型半導体の2つの領域がp型半導体の領域によって隔てられ、それぞれの領域に金属接点が取り付けられた不純物半導体結晶で構成されています。
固体物質が電流を伝導できるのは、電荷を帯びた粒子である電子を含み、これらの電子が原子に束縛されずに自由に動き回れる場合に限られます。金属導体では、金属原子が電子を提供します。通常、各金属原子は外殻電子を1つ放出し、伝導電子となって結晶全体を移動し、電流を運びます。したがって、金属中の伝導電子の数は原子の数と等しく、非常に多いため、金属は優れた導体となります。
金属とは異なり、半導体結晶を構成する原子は、伝導を担う電子を供給しません。半導体における電気伝導は、結晶中の不純物原子またはドーパント原子によって供給される移動可能な電荷キャリア（電子または正孔）によって生じます。不純物半導体では、結晶中のドーピング原子の濃度が電荷キャリア密度を大きく左右し、それが電気伝導率をはじめとする多くの電気的特性を決定します。これが半導体の多様性の鍵であり、ドーピングによって伝導率を何桁もの範囲で制御できるのです。
半導体ドーピングとは、真性半導体を不純物半導体に変化させるプロセスです。ドーピングの過程で、不純物原子が真性半導体に導入されます。不純物原子とは、真性半導体を構成する原子とは異なる元素の原子です。不純物原子は、真性半導体に対してドナーまたはアクセプターとして作用し、半導体の電子濃度と正孔濃度を変化させます。不純物原子は、真性半導体に及ぼす影響に基づいて、ドナー原子またはアクセプター原子に分類されます。
ドナー不純物原子は、真性半導体格子内で置換される原子よりも多くの価電子を持っています。ドナー不純物は、その余分な価電子を半導体の伝導帯に「供与」し、真性半導体に過剰な電子を供給します。過剰な電子は半導体の電子キャリア濃度（ n₀）を増加させ、半導体をn型にします。
アクセプター不純物原子は、真性半導体格子内で置換される原子よりも価電子の数が少ない。そのため、半導体の価電子帯から電子を「受け入れ」、真性半導体に過剰な正孔を供給する。過剰な正孔は半導体の正孔キャリア濃度（p₀）を増加させ、p型半導体を形成する。
半導体とドーパント原子は、周期表のどの列に属するかによって定義されます。半導体の列の定義によって、その原子が持つ価電子の数と、ドーパント原子が半導体のドナーとして作用するかアクセプターとして作用するかが決まります。
第IV族半導体は、第V族原子をドナーとして、第III族原子をアクセプターとして用いる。
III-V族半導体（化合物半導体）は、VI族原子をドナー、II族原子をアクセプターとして利用します。III-V族半導体は、 IV族原子をドナーまたはアクセプターとして利用することもできます。半導体格子中のIII族元素がIV族原子に置換されると、IV族原子はドナーとして機能します。逆に、V族元素がIV族原子に置換されると、IV族原子はアクセプターとして機能します。IV族原子はドナーとアクセプターの両方として機能できるため、両性不純物として知られています。
n型半導体は、製造時に真性半導体に電子ドナー元素をドーピングすることによって作られます。n型という用語は、電子の負電荷に由来します。n型半導体では、電子が多数キャリアであり、正孔が少数キャリアです。n型シリコンの一般的なドーパントは、リンまたはヒ素です。n型半導体では、フェルミ準位は真性半導体のフェルミ準位よりも高く、価電子帯よりも伝導帯に近い位置にあります。
p型半導体は、製造時に真性半導体に電子受容元素をドーピングすることによって作られます。p型とは、正孔の正電荷を指します。n型半導体とは異なり、p型半導体は電子濃度よりも正孔濃度が大きくなります。p型半導体では、正孔が多数キャリアであり、電子は少数キャリアです。シリコンの一般的なp型ドーパントは、ホウ素またはガリウムです。p型半導体では、フェルミ準位は真性半導体よりも低く、伝導帯よりも価電子帯に近い位置にあります。
不純物半導体は、多くの一般的な電気機器の構成要素です。半導体ダイオード（電流を一方向にのみ流すデバイス）は、p型半導体とn型半導体を接合して構成されています。現在、ほとんどの半導体ダイオードは、ドーピングされたシリコンまたはゲルマニウムを使用しています。
トランジスタ（電流のスイッチングを可能にするデバイス）も、外部半導体を利用します。電流を増幅するバイポーラ接合トランジスタ（BJT）は、トランジスタの一種です。最も一般的なBJTは、NPN型とPNP型です。NPNトランジスタは、p型半導体を挟むように2層のn型半導体で構成されています。PNPトランジスタも同様に、n型半導体を挟むように2層のp型半導体で構成されています。
電界効果トランジスタ（FET）は、外部半導体を用いて電流を増幅するトランジスタの一種です。バイポーラトランジスタ（BJT）とは異なり、 FETはNチャネルまたはPチャネルのいずれかの単一キャリア動作を行うため、ユニポーラと呼ばれます。FETは、3端子半導体であるジャンクションゲートFET （JFET）と、 4端子半導体である絶縁ゲートFET（ IGFET ）の2種類に分類されます。
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