Non sono sempre elettricamente neutri.
Un semiconduttore di tipo n ha un eccesso di elettroni "liberi" - elettroni che possono muoversi liberamente nel semiconduttore (molto simile agli elettroni in un metallo). Questi elettroni vengono "donati" da impurità donatrici immobili drogate nel semiconduttore.
Se immagini di partire da quello stato, il risultato è comunque neutro. Tuttavia, poiché gli elettroni possono muoversi, hanno la tendenza a diffondersi lontano dalle regioni ad alta concentrazione. Se si collega un altro materiale (ad es. Tipo p) al tipo n (formando una giunzione pn), gli elettroni si diffonderanno dalla regione ad alta concentrazione a quella a bassa concentrazione. Questo non continuerà per sempre (a meno che tu non abbia una fonte di alimentazione collegata), perché lasciando la regione di tipo n, lasciano una carica +. Questo crea un campo elettrico di ripristino, e ad un certo punto questo campo di ripristino bilancerà il processo di diffusione e si otterrà un equilibrio. Le specifiche di questo dipendono dai materiali, dal drogaggio e dalla temperatura, nonché da qualsiasi tensione esterna applicata tra i 2 materiali che formano la giunzione pn.
Poiché (partendo dal neutro), gli elettroni (carica negativa) hanno lasciato la regione di tipo n, diventerà caricato positivamente netto e il tipo p caricato negativamente. In modo simile, i buchi ("anti-elettroni") dal tipo p si diffondono al tipo n, caricandolo ulteriormente positivamente.
Un comportamento simile si verificherebbe se si collegasse un tipo n fortemente drogato a uno leggermente drogato (infatti si verifica ogni volta che c'è un gradiente di concentrazione (o temperatura)).
Il materiale nel suo insieme non è carico (solo polarizzato), ma se lo colleghi a un altro conduttore (ad esempio un filo), la carica si sposterebbe tra la nuvola di elettroni liberi nel filo e il semiconduttore, mettendo una rete carica negativa su di esso. Sebbene sia piccolo, in linea di principio potrebbe essere rilevato osservando le forze elettrostatiche. Non può essere misurato (ad esempio) collegando un voltmetro al semiconduttore e al metallo perché le cariche fluirebbero anche nei conduttori del voltmetro, annullando esattamente e non lasciando alcuna tensione di rete. Se in effetti ci fosse una differenza di temperatura, saresti in grado di misurare una tensione: questo è l'effetto Seebeck (termocoppia).