在理解什么是n型半导体我们应该着重研究原子科学的一些基本理论。我们都知道任何物质的每个原子在其最外层轨道上都需要8个电子。但是，所有原子的最外层轨道上并不是都有8个电子，这也是事实。但是所有的原子最终目标是在最外层轨道上有8个电子。
原子最外层轨道上的电子称为价电子。如果原子的最外层轨道没有8个电子，那么就会有和轨道上缺少电子一样多的空位。这些空位总是随时准备接受电子，以满足原子最外层轨道上的八个电子。
最常用的半导体是硅和锗。硅有14个电子，排列成2,8,4。锗有32个电子排列成2,8,18,4。这两个半导体在最外层轨道上有4个电子。因此，有更多4个电子的空位。
四个价电子填补这些空位，每个空位来自四个相邻的半导体原子。实际上，通过这种方式，半导体晶体中的所有原子都与它们的近邻原子形成共价键。理想情况下，半导体晶体中的所有价电子都参与共价键的形成。因此，晶体中不应该有任何自由电子。
但实际情况并非如此。在绝对0o开尔文，晶体中不会有任何自由电子，但当温度从绝对零度上升到室温时，键中的许多价电子受到热激发，从键中出来，在晶体中产生许多自由电子。这些自由电子导致半导体电导率任何温度高于绝对零度的物质。
有一种方法可以在任何高于绝对零度的温度下提高半导体的导电性。这种方法被称为兴奋剂。在此方法中是纯或本征半导体掺杂了五价杂质，如锑、砷和磷。这些杂质原子取代晶体中一些半导体原子并占据它们的位置。由于杂质原子在最外层轨道上有5个价电子，其中4个将与4个相邻的半导体原子形成共价键。
杂质原子的一个价电子没有机会参与共价键，与母杂质原子的束缚更松。在室温下，由于热激发，这些松散附着的杂质原子的第五价电子可以从它的位置出来。
由于这种现象，晶体中会有相当数量的自由电子，但在室温下由于热激发，晶体中仍然存在共价键的断裂。自由电子除了由于半导体到半导体和半导体到杂质的共价键的击穿而产生的自由电子外，还造成晶体中自由电子的总数。
尽管当一个自由电子在半导体到半导体共价键的击穿过程中被创造出来时，在断裂的键中就会产生一个空位。这些空缺称为空穴。每一个空穴都被认为是一个正电子的等效物，因为它是由于缺少一个电子而产生的。这里电子是主要的移动载流子。在一个n型半导体同时存在自由电子和空穴。
但是洞相当小的数量比电子因为洞创建只由于半导体的击穿半导体共价键而自由电子是由于两种方式创建松散的非键第五杂质原子的价电子和分解的半导体半导体共价键。
因此，n型半导体中自由电子数>，空穴数>
这就是为什么自由电子被称为多数载流子，空穴被称为少数载流子n型半导体。由于带负电荷的电子主要是通过该半导体进行电荷转移，故称为负型或n型半导体。虽然晶体中有大量的自由电子，但由于质子总数和电子总数相等，晶体仍然是电中性的。
