第2章 半导体的基础知识
2-1 什么是半导体？半导体有哪些独特性能？
太阳能光伏电池之所以能够将太阳光转化成电能，是由于它是利用太阳能光电材料制成的，而太阳能光电材料是一类重要的半导体材料。因此，要想了解太阳能光伏电池，就应该首先了解什么是半导体。
什么是半导体呢？半导体是人们将物质按电学性质进行分类时所赋予的一个名称。为了搞清何为半导体，先来看看半导体与其他材料的主要区别。
半导体与其他材料的区别主要表现在电学性质上，尤其是在导电性质上。一个物体导电好坏，可从其电导率来看。电导率是表示一个物体导电性能好坏的物理量，导电好的电导率就高；导电差的电导率就低。电导率的单位是S/m或者Ω-1·m-1。
电导率这个单位很少用到，一般人不太熟悉，所以分辨一个物体导电性能好坏时，也可以看这个物体的电阻率。
电阻率是反映一个物体对电流阻碍的大小，其实，它也是一个反映物体导电性能好坏的物理量。电导率与电阻率是互为倒数关系，电阻率高的，阻碍就大，电流就难以通过，因此导电就差；反之，电阻率低的，阻碍就小，电流就容易通过，因此导电就好。
一般的物体有导电和非导电之分，导电的简称为导体（图2-1），例如铜、铝、铁、银等，它们的电阻率很低，其导电性能非常好，一般室温下的电导率，在10-6～10-5Ω·cm以下；非导电的简称为绝缘体，例如玻璃、橡胶、陶瓷、塑料等，它们的电阻率很高，其导电性能非常差，一般室温下的电阻率大于1010Ω·cm；而半导体材料室温下的电导率，在10-5～108Ω·cm之间。由此可以看出，半导体既不是导体，也不是绝缘体，是在导体与绝缘体之间的物体，属于特殊的一类。
图2-1 按照电阻率的物质分类
当然，单从半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间这一点来说，它还不至于引起人们如此重视，也不会得到如此广泛的应用。现在，半导体之所以成为人们的“宠儿”，是因为其具有一些独特性能。
半导体材料的独特性能主要包括以下几个方面。
（1）半导体材料的电阻率与它自身所含的杂质关系很大，当半导体材料中含有极微量的杂质时，就可使其电导率有很大变化。
（2）半导体材料的电导率随温度变化，纯度较高时，其电导率的温度系数为正值。也就是说，随温度的升高，其电导率增大，即电阻率变小；金属与其相反，其电导率随温度升高而下降。当半导体的温度升到某一点时，其电导率与金属导体的相近。
（3）半导体材料遇光时，电导率变大，或者在结处产生电动势。
（4）半导体材料的电阻率在电、磁等因素的作用下也都会产生大范围波动。
（5）半导体材料有独特的导电性能，电流是由带正电的空穴和带负电的电子的定向传输实现的，既可以电子导电，如N型半导体；也可以空穴导电，如P型半导体。
（6）半导体材料与金属接触面或不同的导电类型的半导体材料接触面（结）能显出整流作用。
（7）半导体材料具有霍尔效应。
（8）半导体材料具有较敏感的压电效应。
半导体材料具有许多独特性能，所以用途相当广泛，它能制成晶体管、集成电路、探测器和微波器件，也能制成太阳能光伏电池。半导体材料的电阻率对温度、光照、磁场、压力、湿度、杂质浓度因素非常敏感，所以能制成发光、发电、磁敏、压敏、气敏、湿敏、热电转换等器件。