半导体

有些材料在导不导电这件事上拿不定主意。冷而暗的时候，它们像绝缘体一样顽固；可一旦被加热、被光照、或被化学手段动了动手脚，它们又松弛下来、放电流通过。这种不上不下的行为给了它们一个名字：半导体——所有现代电子学赖以建立的中间材料。

半导体是一种带隙很小的材料——大约从零点几电子伏特到两三个电子伏特——这道带隙把它填满的价带和空空的导带隔开。这道带隙窄得恰到好处，使得来自热或光的一记适中的推动，就能把一些电子抬过去、送进导带，每个电子都在身后留下一个空穴。更妙的是，掺入微量精心挑选的杂质——这叫掺杂——能让工程师把载流子的数目上下调动巨大的倍数。

半导体之所以重要，是因为这份可控性正是整个数字时代的根基：晶体管、芯片、传感器、太阳能电池和发光二极管，全都在利用它。诚实的提醒是：一块纯净的半导体在室温下其实是相当糟糕的导体；它的有用，几乎完全来自我们通过掺杂、以及把不同的片块接合在一起来设计它的能力，而不是来自这材料光秃秃的本身。