En halvledare är ett material med konduktivitet mellan en ledare och en isolator. Kisel är det vanligaste, men germanium och galliumarsenid används också. Halvledare är grunden för modern elektronik. Transistorer, dioder och integrerade kretsar är alla tillverkade av halvledare. Utan dem skulle det inte finnas några datorer, inga smartphones, inget internet. Den viktigaste egenskapen hos en halvledare är att dess konduktivitet kan kontrolleras. Genom att tillsätta föroreningar, en process som kallas dopning, kan ingenjörer få den att leda mer eller mindre. Den kontrollen är det som gör halvledarkomponenter möjliga.

Halvledare har ett bandgap, ett energiområde där inga elektroner kan existera. I en ledare är bandgapet noll. I en isolator är det stort. I en halvledare är det tillräckligt litet för att elektroner kan exciteras över det av värme, ljus eller ett elektriskt fält. När en elektron korsar bandgapet lämnar den efter sig ett hål, vilket fungerar som en positiv laddning. Både elektroner och hål bär ström i en halvledare. Dopning med fosfor adderar extra elektroner, vilket skapar n-typmaterial. Dopning med bor adderar hål, vilket skapar p-typmaterial. Att sammanfoga n-typ- och p-typmaterial skapar en pn-övergång, som är grunden för dioder, transistorer och solceller.

Fakta om halvledare

• Definition. Konduktivitet mellan ledare och isolator.
• Exempel. Kisel, germanium, galliumarsenid.
• Dopning. Tillsats av föroreningar för att kontrollera konduktiviteten.
• n-typ. Extra elektroner.
• p-typ. Extra hål.

En halvledare är inte detsamma som en ledare. En ledare leder lätt. En halvledare leder bara under vissa förhållanden.