2.1 半导体材料

对于纯半导体材料 （也称本征材料，Intrinsic Material） 来说，其电子和空穴浓度相等。在纯半导体材料中，感应电流很小。目前，常用的半导体材料为硅和锗，它们位于元素周期表的第IV族，以及砷化镓 （第V族）。在它们之间，硅的价格低于锗。砷化镓具有更快的工作速度，但是砷化镓材料比硅材料价格要贵很多，因此只用于高频应用。

半导体是导电性介于金属和绝缘体之间的材料。通过在半导体材料中添加杂质，可以使其导电性改变好几个数量级，这是半导体材料的基本特性之一。增加导电性的最有效方法就是，在纯的半导体材料中加入可控量的 “杂质”，产生自由电子或空穴。当给它两端施加电压时，半导体中的电子和空穴的流动就会产生电流。在半导体中，将这些电子和空穴称为 “载流子”，其中电子为带负电荷的粒子，空穴为共价键电子的缺失，其作用类似于独立的正电荷。电子和空穴的极性相反，空穴的流动方向就是通常电流流动的方向。

通过精确控制，向纯净半导体中加入杂质的过程称为 “掺杂”。当半导体掺杂后，就变成非本征半导体。目前，常用的杂质包括：

（1） N型-V族元素，如锑、磷和砷；

（2） P型-III族元素，如硼、镓和铟。