什么是半导体?

半导体系指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品，如电脑、行动电话或是数位录放音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有矽、锗、砷化镓等，而矽更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。

材料的导电性是由「传导带」（conduction band）中含有的电子数量决定。当电子从「价带」（valence band）获得能量而跳跃至「导电带」时，电子就可以在带间任意移动而导电。一般常见的金属材料其导电带与价电带之间的「能隙」非常小，在室温下电子很容易获得能量而跳跃至导电带而导电，而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至导电带，所以无法导电。

一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料就能导电。

半导体通过电子传导或电洞传导的方式传输电流。电子传导的方式与铜线中电流的流动类似，即在电场作用下高度离子化（ionization）的原子将多余的电子向着负离子化程度比较低的方向传递。电洞导电则是指在正离子化的材料中，原子核外由于电子缺失形成的「电洞」，在电场作用下，电洞被少数的电子补入而造成电洞移动所形成的电流（一般称为正电流）。

材料中载子（carrier）的数量对半导体的导电特性极为重要。这可以通过在半导体中有选择的加入其他「杂质」（三、五族元素）来控制。如果我们在纯矽中掺杂（doping）少许的砷或磷（最外层有五个电子），就会多出一个自由电子，这样就形成N型半导体；如果我们在纯矽中掺入少许的硼（最外层有三个电子），就反而少了一个电子，而形成一个电洞（电洞），这样就形成P型半导体（少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷）。,参考: zh. *** /w/index?title=%E5%8D%8A%E5%B0%8E%E9%AB%94&variant=zh-,

完全被电子占据的能带称为满带，完全未被占据的称为空带，部分被占据的称为导带，价电子占据的称为价带。价带可以是满带，也可以是导带。能带被电子占据的方式决定了介质的导电性能。若一介质有导带存在，那么在不大的外加电场(不至于使原子结构被破坏)的作用下，导带内的电子会在该带内发生跃迁。

半导体是既有空带又有满带，而且它们之间的禁带宽度较小，当电流足够大时，满带带顶上的载流子就会跃迁到空带去，导致满带不满，空带不空，这种状态下才能导电。

半导体的工作原理

半导体，顾名思义，就是导电性在绝缘体和导体之间的物体。导体能导电，意思就是能够让电流通过。电流就是自由电子在电场力的作用下做定向运动形成的，当电子从“价带”（valence band）获得能量而跳跃至“导电带”时，电子就可以在带间任意移动而导电。

一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，通过电子传导或空穴传导的方式传输电流。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。

电流在导体内流动时，由于导体本身分子的不规则热运动而产生损耗，使得导体的导电能力下降。

温度降低会减小电阻，但一般金属和合金不会因温度的继续降低而使电阻变为零。而某些合金的电阻则可随着温度的下降而不断地减小，当温度降到一定值（临界温度）以下时，它的电阻突然变为零，我们把这种现象称为超导现象，具有超导现象的导体称为超导体。

超导体技术的应用前景极为广阔。目前有关它的理论和实际应用还处于研究阶段，我国在超导研究方面已处于世界先进水平。

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