半導體

有些材料在導不導電這件事上拿不定主意。冷而暗的時候，它們像絕緣體一樣頑固；可一旦被加熱、被光照、或被化學手段動了動手腳，它們又鬆弛下來、放電流通過。這種不上不下的行為給了它們一個名字：半導體——所有現代電子學賴以建立的中間材料。

半導體是一種能隙很小的材料——大約從零點幾電子伏特到兩三個電子伏特——這道能隙把它填滿的價帶和空空的導帶隔開。這道能隙窄得恰到好處，使得來自熱或光的一記適中的推動，就能把一些電子抬過去、送進導帶，每個電子都在身後留下一個電洞。更妙的是，摻入微量精心挑選的雜質——這叫摻雜——能讓工程師把載流子的數目上下調動巨大的倍數。

半導體之所以重要，是因為這份可控性正是整個數字時代的根基：電晶體、晶片、感測器、太陽能電池和發光二極體，全都在利用它。誠實的提醒是：一塊純淨的半導體在室溫下其實是相當糟糕的導體；它的有用，幾乎完全來自我們通過摻雜、以及把不同的片塊接合在一起來設計它的能力，而不是來自這材料光禿禿的本身。