半導(dǎo)體是一類具有特殊電導(dǎo)性的材料,其電導(dǎo)率介于導(dǎo)體(如銅、金)和絕緣體(如玻璃、橡膠)之間。半導(dǎo)體的電導(dǎo)性能隨溫度、光照、電場和磁場的變化而變化。最常見的半導(dǎo)體材料包括硅(Si)、鍺(Ge)和砷化鎵(GaAs)等。
半導(dǎo)體的特殊之處在于它們可以通過摻雜(Doping)過程來調(diào)控其電導(dǎo)性。摻雜是指在半導(dǎo)體材料中加入極少量的其他元素,以形成N型或P型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體是通過加入價電子比半導(dǎo)體原子多的雜質(zhì)原子(如磷)而制成的,這些多出來的電子便成為導(dǎo)電的自由電子。P型半導(dǎo)體則是通過加入價電子比半導(dǎo)體原子少的雜質(zhì)原子(如硼)而制成的,這樣就會在晶格中產(chǎn)生“空穴”,即缺少電子的位置,這些空穴可以作為正電荷移動。
半導(dǎo)體技術(shù)是現(xiàn)代電子學(xué)和信息技術(shù)的基礎(chǔ),廣泛應(yīng)用于集成電路、計算機芯片、晶體管、太陽能電池、LED燈和各種傳感器中。這些應(yīng)用的核心,往往依賴于半導(dǎo)體材料對電流的控制能力,以及N型和P型半導(dǎo)體在接觸時形成的PN結(jié)的特性。PN結(jié)可以允許電流在一個方向流動而阻止另一個方向的流動,從而實現(xiàn)二極管的整流作用。此外,通過控制PN結(jié)附近的電場,可以調(diào)制電流的大小,這是晶體管放大電信號的基礎(chǔ)原理。