半導體電子學/材料型別
絕緣體是在正常條件下不導電的材料。例如：空氣是絕緣體。當您接近插座時不會觸電，因為空氣是絕緣體。在異常條件下，空氣表現得像導體。例如，在雷雨天氣，極高的電壓會產生閃電，從一朵雲跳到另一朵雲或跳到地面。在這些極端情況下，空氣會充當導體。
導體是能夠輕鬆讓電荷透過的物質，其電阻相對較低。幾乎所有金屬都是導體。每當您剪斷一根電線時，您都會看到銅或其他金屬作為其核心。這是因為這些金屬能夠輕鬆導電。銀的導電性比銅好，銅的導電性比金好。我們不使用它們是因為它們極其昂貴，因為它們非常稀有。在需要電路線路短的場合，例如 PCB 和 IC 中，使用過金。與銀相比，金更受歡迎，因為它惰性，不會像銀那樣快速發生反應和/或腐蝕。
半導體是表現出導體和絕緣體特性的材料。在某些條件下，半導體表現得像導體。例如，木炭和石墨是碳的同素異形體，充當導體，而金剛石具有不同的晶體結構，充當絕緣體。透過向半導體中新增某些雜質，可以提高其導電率；這被稱為摻雜。透過以熱或光形式向半導體晶體注入能量，導電率可能會增加。
所有原子都有一箇中心原子核，它是一個重且帶正電的質量，尺寸相對較小，位於原子的中心。帶負電的電子圍繞原子核執行，我們稱之為軌道。這與我們的太陽系非常相似。我們有太陽，一個位於中心的重質量，以及圍繞太陽執行的行星、彗星和小行星。這個模型是由尼爾斯·玻爾提出的，被稱為玻爾原子模型。
認為軌道是一條單一且明確定義的路徑是錯誤的。相反，每個軌道都包含許多亞軌道。這在下面的圖中顯示出來。原子的最外層軌道可以分為不同的亞軌道或能帶。正如您在下面所看到的，它被分為三種顏色。最下面的帶被稱為價帶。該能帶中的電子決定了原子的價態。最上面的帶被稱為導帶。在這個能帶中，電子離帶正電的原子核最遠，並且能夠很容易地逃離原子，從而使材料/原子能夠導電。
通常，絕緣體原子不導電，因為價帶和導帶之間存在一個禁帶。電子必須克服禁帶，才能在導帶中執行並導電。在絕緣體中，禁帶非常大，因此絕緣體在正常條件下不導電。
但是，如果我們能夠用足夠的功率對絕緣體原子進行電，它就可以導電。例如，空氣是絕緣體。但在雷雨天，閃電會穿過空氣。這是因為兩朵雲之間或雲層與地面之間的電位差足以使空氣中氮和氧原子的電子從價帶跳到導帶。這使得空氣成為暫時的導體，直到閃電擊中其目的地。
在下面，您可以看到導體原子的示意圖。在這裡，您可以注意到沒有禁帶。價帶和導帶相互重疊。因此，電子從價帶移動到導帶非常容易。因此，導體能夠輕鬆導電，而不會損失太多能量。它們在正常條件下導電。
在半導體中，禁帶既不太高也不太低；例如，Si 的帶隙為 1.1 eV，Ge 的帶隙為 1.43 eV。在正常條件下，一些半導體原子導電，而其他原子表現得像絕緣體。這是因為原子之間存在不均勻的能量分佈。某些原子有足夠的能量使它們的電子在導帶中執行，而另一些原子則沒有足夠的能量，因此它們的電子停留在價帶中。
透過向半導體晶體注入少量能量或新增某些雜質，我們可以使其表現得像導體。正是半導體的這些特性使其在電子學領域非常有用，隨著您進一步閱讀本書，您將瞭解這一點。
元素週期表中的 IV（四）族，即碳、矽、鍺等原子屬於半導體類別。