半導體（semiconductor）

半導體是一種被夾在導電兩個極端之間的材料，既不是好金屬，也不是真正的絕緣體，而且關鍵在於，它攜帶電流的能力可以隨溫度、光照或一絲雜質而擺動極大的倍數。正是這種可調性——而非任何固定的電導率——使矽及其同類成為整個數位時代賴以建構的物質。

其定義性特徵是一道不大的能隙，約在 0.1 到 3 eV 之間，橫亙於填滿的價帶與空著的導帶之間。在絕對零度，價帶完全填滿，材料是完美的絕緣體。把它加熱，少數電子便被熱激發越過能隙進入導帶，每一個都在價帶留下一個電洞（hole）——價帶中缺失的一個電子，表現得像一個帶電荷 +e 的可動正載子。本質載子濃度，因而電導率，隨溫度以 exp(-E_g / 2 k_B T) 陡升，與金屬恰恰相反（金屬愈熱電導率愈低）。電子與電洞都攜帶電流，而材料可以是本質的（純的）或外質的（刻意摻雜的）。

矽、鍺、砷化鎵等半導體是電晶體、二極體、太陽能電池、LED 與雷射的原料，因而構成了幾乎所有現代電子產品的基礎。誠實的提醒是：室溫下的純半導體本質載子密度極低，是相當差的導體；每一種實用元件都依賴摻雜，以受控的數目與選定的正負號安置載子。