半導体の基本とシリコン半導体
半導体は、無機または有機の材料であり、その導電性は化学構造、温度、照明、ドーパントの存在によって制御されます。半導体という名前は、これらの材料が銅や金などの金属と、ガラスなどの絶縁体との間の電気伝導度を持つことに由来しています。エネルギーギャップは4eV未満（約1eV）であり、固体物理学では、このエネルギーギャップまたはバンドギャップは、価電子帯と伝導帯の間の電子状態が禁止されるエネルギー範囲です。導体とは対照的に、半導体の電子はバンドギャップを超えて伝導帯に到達するためにエネルギー（例えば、電離放射線から）を得る必要があります。半導体の特性は、価電子帯と伝導帯の間のエネルギーギャップによって決定されます。
シリコン半導体
シリコン（Si）は電子工業で最も広く使用されている半導体材料です。シリコンは1.1電子ボルト（eV）のバンドギャップを持ち、電子デバイスにとって最適な値です。シリコンの主な利点の一つはその豊富さと低コストです。シリコンは酸素に次いで地球上で2番目に豊富な元素であり、砂や石英から容易に精製することができます。これにより、電子デバイスの大規模生産に理想的な材料となります。また、シリコンは不純物や他の欠陥に対して安定しており、幅広い動作条件で電子デバイスの一貫した性能を実現します。シリコンはまた、優れた機械的特性（例えば、高強度と硬さ）を持ち、マイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）での使用に適しています。さらに、シリコンは薄膜に加工しやすく、他の材料と統合して複雑な構造を形成することができるため、マイクロエレクトロニクスや集積回路での使用に理想的です。しかし、シリコンの制限の一つは、ガリウム砒素やガリウム窒化物などの他の半導体材料と比較して、比較的低い電子移動度です。これは、高周波数および高出力の電子デバイスでの性能を制限します。全体として、シリコンはその豊富さ、低コスト、および信頼性により半導体産業のバックボーンとして残り、今後も主要な材料として続くでしょう。
半導体の種類
半導体は、電子特性に基づいて2つの基本的なタイプに分類できます：
内在型半導体：これらは純粋な半導体であり、単一の元素（例：シリコン、ゲルマニウム）で作られ、不純物による意図的なドーピングがありません。内在型半導体は、価電子帯と伝導帯に特定の数の電子を持っています。それらは加熱されると電気を伝導し、いくつかの電子が自由になり、伝導帯で自由電子になるのに十分なエネルギーを得ます。
外在型半導体：これらは不純物で意図的にドープされた不純な半導体で、電子特性を変更します。外在型半導体はさらに2つのタイプに分類できます：
p型半導体：p型半導体では、ホウ素などの不純物原子が半導体材料に導入されます。これらの不純物は半導体材料よりも少ない価電子を持っており、価電子帯に「穴」（電子の不在）が作られます。これらの穴は正の電荷担体として電流を伝導することができ、これにより材料にp型の指定が与えられます。
n型半導体：n型半導体では、リンなどの不純物原子が半導体材料に導入されます。これらの不純物は半導体材料よりも多くの価電子を持っており、伝導帯に余分な電子が作られます。これらの余分な電子は負の電荷担体として電流を伝導することができ、これにより材料にn型の指定が与えられます。
ここに、3つの内在型半導体と2つのp型およびn型半導体、および4つの重要な特性を持つ表があります：
