顧名思義：導電性能介于導體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料，叫做半導體（semiconductor）．
　　物質存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導電性和導電導熱性差或不好的材料，如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等，稱為絕緣體。而把導電、導熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介于導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比，半導體材料的發(fā)現是zui晚的，直到20世紀30年代，當材料的提純技術改進以后，半導體的存在才真正被學術界認可。　　電阻率介于金屬和絕緣體之間并有負的電阻溫度系數的物質。
　　半導體室溫時電阻率約在10-5～107歐·米之間，溫度升高時電阻率指數則減小。
　　半導體材料很多，按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。
　　鍺和硅是zui常用的元素半導體；化合物半導體包括Ⅲ-Ⅴ族化合物（砷化鎵、磷化鎵等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體（鎵鋁砷、鎵砷磷等）。除上述晶態(tài)半導體外，還有非晶態(tài)的玻璃半導體、有機半導體等。
　　半導體（東北方言）：意指半導體收音機，因收音機中的晶體管由半導體材料制成而得名。
　　本征半導體
　　不含雜質且無晶格缺陷的半導體稱為本征半導體。在極低溫度下，半導體的價帶是滿帶(見能帶理論)，受到熱激發(fā)后，價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶，空帶中存在電子后成為導帶，價帶中缺少一個電子后形成一個帶正電的空位，稱為空穴。導帶中的電子和價帶中的空穴合稱電子-空穴對，均能自由移動，即載流子，它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流，分別稱為電子導電和空穴導電。這種由于電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本征導電。導帶中的電子會落入空穴，電子-空穴對消失，稱為復合。復合時釋放出的能量變成電磁輻射（發(fā)光）或晶格的熱振動能量（發(fā)熱）。在一定溫度下，電子- 空穴對的產生和復合同時存在并達到動態(tài)平衡，此時半導體具有一定的載流子密度，從而具有一定的電阻率。溫度升高時，將產生更多的電子 -空穴對，載流子密度增加，電阻率減小。無晶格缺陷的純凈半導體的電阻率較大，實際應用不多。　　★在形成晶體結構的半導體中，人為地摻入特定的雜質元素，導電性能具有可控性。
　　★在光照和熱輻射條件下，其導電性有明顯的變化。
　　晶格：晶體中的原子在空間形成排列整齊的點陣，稱為晶格。
　　共價鍵結構：相鄰的兩個原子的一對zui外層電子（即價電子）不但各自圍繞自身所屬的原子核運動，而且出現在相鄰原子所屬的軌道上，成為共用電子，構成共價鍵。
　　自由電子的形成：在常溫下，少數的價電子由于熱運動獲得足夠的能量，掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子。
　　空穴：價電子掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子而留下一個空位置稱空穴。
　　電子電流：在外加電場的作用下，自由電子產生定向移動，形成電子電流。
　　空穴電流：價電子按一定的方向依次填補空穴（即空穴也產生定向移動），形成空穴電流。
　　本征半導體的電流：電子電流+空穴電流。自由電子和空穴所帶電荷極性不同，它們運動方向相反。
　　載流子：運載電荷的粒子稱為載流子。
　　導體電的特點：導體導電只有一種載流子，即自由電子導電。
　　本征半導體電的特點：本征半導體有兩種載流子，即自由電子和空穴均參與導電。
　　本征激發(fā)：半導體在熱激發(fā)下產生自由電子和空穴的現象稱為本征激發(fā)。
　　復合：自由電子在運動的過程中如果與空穴相遇就會填補空穴，使兩者同時消失，這種現象稱為復合。
　　動態(tài)平衡：在一定的溫度下，本征激發(fā)所產生的自由電子與空穴對，與復合的自由電子與空穴對數目相等，達到動態(tài)平衡。
　　載流子的濃度與溫度的關系：溫度一定，本征半導體中載流子的濃度是一定的，并且自由電子與空穴的濃度相等。當溫度升高時，熱運動加劇，掙脫共價鍵束縛的自由電子增多，空穴也隨之增多（即載流子的濃度升高），導電性能增強；當溫度降低，則載流子的濃度降低，導電性能變差。
　　結論：本征半導體的導電性能與溫度有關。半導體材料性能對溫度的敏感性，可制作熱敏和光敏器件，又造成半導體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。
　　雜質半導體：通過擴散工藝，在本征半導體中摻入少量合適的雜質元素，可得到雜質半導體。
　　N型半導體：在純凈的硅晶體中摻入五價元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半導體。
　　多數載流子：N型半導體中，自由電子的濃度大于空穴的濃度，稱為多數載流子，簡稱多子。
　　少數載流子：N型半導體中，空穴為少數載流子，簡稱少子。
　　施子原子：雜質原子可以提供電子，稱施子原子。
　　N型半導體的導電特性：它是靠自由電子導電，摻入的雜質越多，多子（自由電子）的濃度就越高，導電性能也就越強。
　　P型半導體：在純凈的硅晶體中摻入三價元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，形成P型半導體。
　　多子：P型半導體中，多子為空穴。
　　少子：P型半導體中，少子為電子。
　　受主原子：雜質原子中的空位吸收電子，稱受主原子。
　　P型半導體的導電特性：摻入的雜質越多，多子（空穴）的濃度就越高，導電性能也就越強。
　　結論：
　　多子的濃度決定于雜質濃度。
　　少子的濃度決定于溫度。
　　PN結的形成：將P型半導體與N型半導體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面就形成PN結。
　　PN結的特點：具有單向導電性。
　　擴散運動：物質總是從濃度高的地方向濃度低的地方運動，這種由于濃度差而產生的運動稱為擴散運動。
　　空間電荷區(qū)：擴散到P區(qū)的自由電子與空穴復合，而擴散到N區(qū)的空穴與自由電子復合，所以在交界面附近多子的濃度下降，P區(qū)出現負離子區(qū)，N區(qū)出現正離子區(qū)，它們是不能移動，稱為空間電荷區(qū)。
　　電場形成：空間電荷區(qū)形成內電場。
　　空間電荷加寬，內電場增強，其方向由N區(qū)指向P區(qū)，阻止擴散運動的進行。
　　漂移運動：在電場力作用下，載流子的運動稱漂移運動。
　　PN結的形成過程：如圖所示，將P型半導體與N型半導體制作在同一塊硅片上，在無外電場和其它激發(fā)作用下，參與擴散運動的多子數目等于參與漂移運動的少子數目，從而達到動態(tài)平衡，形成PN結。
　　
　　電位差：空間電荷區(qū)具有一定的寬度，形成電位差Uho，電流為零。
　　耗盡層：絕大部分空間電荷區(qū)內自由電子和空穴的數目都非常少，在分析PN結時常忽略載流子的作用，而只考慮離子區(qū)的電荷，稱耗盡層。
　　PN結的單向導電性　　P端接電源的正極，N端接電源的負極稱之為PN結正偏。此時PN結如同一個開關合上，呈現很小的電阻，稱之為導通狀態(tài)。
　　P端接電源的負極，N端接電源的正極稱之為PN結反偏，此時PN結處于截止狀態(tài)，如同開關打開。結電阻很大，當反向電壓加大到一定程度，PN結會發(fā)生擊穿而損壞。　　伏安特性曲線：加在PN結兩端的電壓和流過二極管的電流之間的關系曲線稱為伏安特性曲線。如圖所示：
　　正向特性：u>0的部分稱為正向特性。
　　反向特性：u<0的部分稱為反向特性。
　　反向擊穿：當反向電壓超過一定數值U（BR）后，反向電流急劇增加，稱之反向擊穿。
　　勢壘電容：耗盡層寬窄變化所等效的電容稱為勢壘電容Cb。
　　變容二極管：當PN結加反向電壓時，Cb明顯隨u的變化而變化，而制成各種變容二極管。如下圖所示。
　　平衡少子：PN結處于平衡狀態(tài)時的少子稱為平衡少子。
　　非平衡少子：PN結處于正向偏置時，從P區(qū)擴散到N區(qū)的空穴和從N區(qū)擴散到P區(qū)的自由電子均稱為非平衡少子。
　　擴散電容：擴散區(qū)內電荷的積累和釋放過程與電容器充、放電過程相同，這種電容效應稱為Cd。
　　結電容：勢壘電容與擴散電容之和為PN結的結電容Cj。　　半導體中的雜質對電阻率的影響非常大。半導體中摻入微量雜質時，雜質原子附近的周期勢場受到干擾并形成附加的束縛狀態(tài)，在禁帶中產加的雜質能級。例如四價元素鍺或硅晶體中摻入五價元素磷、砷、銻等雜質原子時，雜質原子作為晶格的一分子，其五個價電子中有四個與周圍的鍺（或硅）原子形成共價結合，多余的一個電子被束縛于雜質原子附近，產生類氫能級。雜質能級位于禁帶上方靠近導帶底附近。雜質能級上的電子很易激發(fā)到導帶成為電子載流子。這種能提供電子載流子的雜質稱為施主，相應能級稱為施主能級。施主能級上的電子躍遷到導帶所需能量比從價帶激發(fā)到導帶所需能量小得多（圖2）。在鍺或硅晶體中摻入微量三價元素硼、鋁、鎵等雜質原子時，雜質原子與周圍四個鍺（或硅）原子形成共價結合時尚缺少一個電子，因而存在一個空位，與此空位相應的能量狀態(tài)就是雜質能級，通常位于禁帶下方靠近價帶處。價帶中的電子很易激發(fā)到雜質能級上填補這個空位，使雜質原子成為負離子。價帶中由于缺少一個電子而形成一個空穴載流子（圖3）。這種能提供空穴的雜質稱為受主雜質。存在受主雜質時，在價帶中形成一個空穴載流子所需能量比本征半導體情形要小得多。半導體摻雜后其電阻率大大下降。加熱或光照產生的熱激發(fā)或光激發(fā)都會使自由載流子數增加而導致電阻率減小，半導體熱敏電阻和光敏電阻就是根據此原理制成的。對摻入施主雜質的半導體，導電載流子主要是導帶中的電子，屬電子型導電，稱N型半導體。摻入受主雜質的半導體屬空穴型導電，稱P型半導體。半導體在任何溫度下都能產生電子-空穴對，故N型半導體中可存在少量導電空穴，P型半導體中可存在少量導電電子，它們均稱為少數載流子。在半導體器件的各種效應中，少數載流子常扮演重要角色。
　　PN結
　　P型半導體與N型半導體相互接觸時，其交界區(qū)域稱為PN結。P區(qū)中的自由空穴和N區(qū)中的自由電子要向對方區(qū)域擴散，造成正負電荷在PN 結兩側的積累，形成電偶極層(圖4)。電偶極層中的電場方向正好阻止擴散的進行。當由于載流子數密度不等引起的擴散作用與電偶層中電場的作用達到平衡時，P區(qū)和N區(qū)之間形成一定的電勢差，稱為接觸電勢差。由于P區(qū)中的空穴向N區(qū)擴散后與N區(qū)中的電子復合，而N區(qū)中的電子向P區(qū)擴散后與P區(qū)中的空穴復合，這使電偶極層中自由載流子數減少而形成高阻層，故電偶極層也叫阻擋層，阻擋層的電阻值往往是組成PN結的半導體的原有阻值的幾十倍乃至幾百倍。
　　PN結具有單向導電性，半導體整流管就是利用PN結的這一特性制成的。PN結的另一重要性質是受到光照后能產生電動勢，稱光生伏打效應，可利用來制造光電池。半導體三極管、可控硅、PN結光敏器件和發(fā)光二極管等半導體器件均利用了PN結的特性。　　半導體的發(fā)現實際上可以追溯到很久以前，
　　1833年，英國巴拉迪zui先發(fā)現硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同于一般金屬，一般情況下，金屬的電阻隨溫度升高而增加，但巴拉迪發(fā)現硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導體現象的發(fā)現。
　　不久，1839年法國的貝克萊爾發(fā)現半導體和電解質接觸形成的結，在光照下會產生一個電壓，這就是后來人們熟知的光生伏應，這是被發(fā)現的半導體的第二個特征。
　　在1874年，德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導與所加電場的方向有關，即它的導電有方向性，在它兩端加一個正向電壓，它是導通的；如果把電壓極性反過來，它就不導電，這就是半導體的整流效應，也是半導體所*的第三種特性。同年，舒斯特又發(fā)現了銅與氧化銅的整流效應。
　　1873年，英國的史密斯發(fā)現硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應，這是半導體又一個*的性質。半導體的這四個效應，(jianxia霍爾效應的余績──四個伴生效應的發(fā)現)雖在1880年以前就先后被發(fā)現了，但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯使用。而總結出半導體的這四個特性一直到1947年12月才由貝爾實驗室完成。
　　很多人會疑問，為什么半導體被認可需要這么多年呢？主要原因是當時的材料不純。沒有好的材料，很多與材料相關的問題就難以說清楚。
　　半導體于室溫時電導率約在10ˉ10～10000/Ω·cm之間，純凈的半導體溫度升高時電導率按指數上升。半導體材料有很多種，按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。。除上述晶態(tài)半導體外，還有非晶態(tài)的有機物半導體等和本征半導體。　　zui早的實用“半導體”是「電晶體（Transistor）/二極體（Diode）」。 一、在無電收音機（Radio）及 電視機（evision）中，作為“訊號放大器 /整流器”用。 二、近來發(fā)展「太陽能（Solar Power）」，也用在「光電池（Solar Cell）」中。　　Semiconductor
　　A semiconductor is a materialwith an electrical conductivity that is intermediate between thatof an insulatora conductor. A semiconductor behaves as aninsulator at very low temperature,has an appreciableelectrical conductivity at room temperature although much lowerconductivity than a conductor. Commonly used semiconductingmaterials are silicon, germanium,gallium arsenide.