Ένας ημιαγωγός είναι ένα υλικό με αγωγιμότητα μεταξύ ενός αγωγού και ενός μονωτή. Το πυρίτιο είναι το πιο συνηθισμένο, αλλά χρησιμοποιούνται επίσης το γερμάνιο και το αρσενικούχο γάλλιο. Οι ημιαγωγοί αποτελούν τη βάση της σύγχρονης ηλεκτρονικής. Τα τρανζίστορ, οι δίοδοι και τα ολοκληρωμένα κυκλώματα είναι όλα κατασκευασμένα από ημιαγωγούς. Χωρίς αυτά, δεν θα υπήρχαν υπολογιστές, ούτε smartphones, ούτε διαδίκτυο. Η βασική ιδιότητα ενός ημιαγωγού είναι ότι η αγωγιμότητά του μπορεί να ελεγχθεί. Με την προσθήκη ακαθαρσιών, μια διαδικασία που ονομάζεται πρόσμιξη, οι μηχανικοί μπορούν να τον κάνουν να είναι περισσότερο ή λιγότερο άγονος. Αυτός ο έλεγχος είναι που καθιστά δυνατές τις συσκευές ημιαγωγών.

Οι ημιαγωγοί έχουν ένα ενεργειακό χάσμα, ένα εύρος ενέργειας όπου δεν μπορούν να υπάρχουν ηλεκτρόνια. Σε έναν αγωγό, το ενεργειακό χάσμα είναι μηδέν. Σε έναν μονωτή, είναι μεγάλο. Σε έναν ημιαγωγό, είναι αρκετά μικρό ώστε τα ηλεκτρόνια να μπορούν να διεγερθούν σε αυτό από θερμότητα, φως ή ηλεκτρικό πεδίο. Όταν ένα ηλεκτρόνιο διασχίζει το ενεργειακό χάσμα, αφήνει πίσω του μια οπή, η οποία λειτουργεί σαν θετικό φορτίο. Τόσο τα ηλεκτρόνια όσο και οι οπές μεταφέρουν ρεύμα σε έναν ημιαγωγό. Η προσθήκη φωσφόρου προσθέτει επιπλέον ηλεκτρόνια, δημιουργώντας υλικό τύπου n. Η προσθήκη βορίου προσθέτει οπές, δημιουργώντας υλικό τύπου p. Η ένωση υλικών τύπου n και τύπου p δημιουργεί μια επαφή pn, η οποία αποτελεί τη βάση των διόδων, των τρανζίστορ και των ηλιακών κυψελών.

Στοιχεία για τους ημιαγωγούς

• Ορισμός. Αγωγιμότητα μεταξύ αγωγού και μονωτή.
• Παραδείγματα. Πυρίτιο, γερμάνιο, αρσενικούχο γάλλιο.
• Doping. Προσθήκη ακαθαρσιών για τον έλεγχο της αγωγιμότητας.
• n-τύπου. Επιπλέον ηλεκτρόνια.
• p-type. Επιπλέον τρύπες.

Ένας ημιαγωγός δεν είναι το ίδιο με έναν αγωγό. Ένας αγωγός άγει εύκολα. Ένας ημιαγωγός άγει μόνο υπό ορισμένες συνθήκες.