Полупроводник — это материал, обладающий проводимостью, промежуточной между проводимостью проводника и изолятора. Кремний является наиболее распространенным материалом, но также используются германий и арсенид галлия. Полупроводники лежат в основе современной электроники. Транзисторы, диоды и интегральные схемы — все это изготавливается из полупроводников. Без них не было бы компьютеров, смартфонов и интернета. Ключевое свойство полупроводника заключается в том, что его проводимость можно контролировать. Добавляя примеси, в процессе, называемом легированием, инженеры могут увеличить или уменьшить проводимость. Именно этот контроль делает возможным создание полупроводниковых устройств.

Полупроводники имеют запрещенную зону — энергетический диапазон, в котором электроны не могут существовать. В проводнике запрещенная зона равна нулю. В изоляторе она велика. В полупроводнике она достаточно мала, чтобы электроны могли быть возбуждены и пересекать её под действием тепла, света или электрического поля. Когда электрон пересекает запрещенную зону, он оставляет после себя дырку, которая действует как положительный заряд. В полупроводнике ток переносится как электронами, так и дырками. Легирование фосфором добавляет дополнительные электроны, создавая материал n-типа. Легирование бором добавляет дырки, создавая материал p-типа. Соединение материалов n-типа и p-типа создает pn-переход, который лежит в основе диодов, транзисторов и солнечных элементов.

Факты о полупроводниках

• Определение. Проводимость между проводником и изолятором.
• Примеры. Кремний, германий, арсенид галлия.
• Допинг. Добавление примесей для регулирования проводимости.
• n-тип. Дополнительные электроны.
• p-type. Дополнительные отверстия.

Полупроводник — это не то же самое, что проводник. Проводник проводит ток легко. Полупроводник проводит ток только при определенных условиях.