Los átomos son los componentes básicos de la materia. Todos los objetos del universo están formados por átomos. Los átomos son partículas diminutas. Su tamaño se expresa en nanómetros.
Cada átomo está formado por partículas subatómicas como electrones, protones y neutrones. Estas partículas subatómicas son más pequeñas que el átomo.
Los electrones son las partículas con carga negativa, los protones son las partículas con carga positiva y los neutrones son las partículas neutras (sin carga).
Protones y Neutrones son mucho más pesados que los electrones. Por ello, los protones y los neutrones residen siempre en el centro del átomo. La fuerza nuclear fuerte entre los protones y los neutrones hace que siempre estén pegados.
Los protones tienen carga positiva y los neutrones no tienen carga. Por tanto, la carga total del núcleo es positiva.
Los electrones siempre giran alrededor del núcleo debido a la fuerza electrostática de atracción entre ellos.
Estos electrones giran alrededor del núcleo en diferentes órbitas. Cada órbita tiene asociado un nivel de energía.
Los electrones que giran a poca distancia del núcleo tienen una energía muy baja. En cambio, los electrones que giran a mayor distancia del núcleo tienen una energía muy alta.
Los electrones de la órbita más externa de un átomo se denominan electrones de valencia. Estos electrones están muy poco unidos al átomo principal. Por ello, basta con aplicarles una pequeña cantidad de energía para que se liberen del átomo principal.
Cuando se suministra una pequeña cantidad de energía en forma de calor, luz o campo eléctrico a los electrones de valencia, éstos adquieren suficiente energía y se separan del átomo padre.
Los electrones que están separados del átomo padre se conocen como electrones libres. Estos electrones se mueven libremente de un lugar a otro.
Sabemos que los electrones tienen carga negativa. Así que los electrones libres transportan carga negativa de un lugar a otro.
Sabemos que corriente eléctrica significa flujo de carga. Así que los electrones que se mueven libremente de un lugar a otro conducirán corriente eléctrica.
En los semiconductores hay electrones libres y huecos. Los electrones libres son las partículas con carga negativa. Por lo tanto, llevan una carga negativa (corriente eléctrica). Los huecos son partículas con carga positiva. Por lo tanto, llevan una carga positiva (corriente eléctrica).
Por lo tanto, tanto los electrones libres como los huecos conducen la corriente eléctrica en los semiconductores.
En los conductores, los huecos son despreciables. Por tanto, los electrones libres conducen la corriente eléctrica.
Los protones también tienen la capacidad de conducir la corriente eléctrica. Sin embargo, los protones no pueden moverse libremente de un lugar a otro como los electrones. Siempre se mantienen en una posición fija. Así que los protones no conducen la corriente eléctrica.