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無論從科技或是經濟發(fā)展的角度來看，半導體的重要性都是非常巨大的。大部分的電子產品，如計算機、移動電話或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關聯。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等，硅是各種半導體材料應用中最具有影響力的一種。
半導體簡介
物質存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導電性和導電導熱性差或不好的材料，如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等，稱為絕緣體。而把導電、導熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體?？梢院唵蔚陌呀橛趯w和絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比，半導體材料的發(fā)現是最晚的，直到20世紀30年代，當材料的提純技術改進以后，半導體的存在才真正被學術界認可。
半導體的分類，按照其制造技術可以分為：集成電路器件，分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類，一般來說這些還會被分成小類。此外還有以應用領域、設計方法等進行分類，雖然不常用，但還是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其規(guī)模進行分類的方法。此外，還有按照其所處理的信號，可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。
半導體定義
電阻率介于金屬和絕緣體之間并有負的電阻溫度系數的物質。
半導體室溫時電阻率約在10E-5～10E7歐·米之間，溫度升高時電阻率指數則減小。
半導體材料很多，按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。
鍺和硅是最常用的元素半導體；化合物半導體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物（砷化鎵、磷化鎵等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體（鎵鋁砷、鎵砷磷等）。除上述晶態(tài)半導體外，還有非晶態(tài)的玻璃半導體、有機半導體等。
半導體：意指半導體收音機，因收音機中的晶體管由半導體材料制成而得名。
本征半導體 不含雜質且無晶格缺陷的半導體稱為本征半導體。在極低溫度下，半導體的價帶是滿帶(見能帶理論)，受到熱激發(fā)后，價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶，空帶中存在電子后成為導帶，價帶中缺少一個電子后形成一個帶正電的空位，稱為空穴。導帶中的電子和價帶中的空穴合稱電子 - 空穴對，均能自由移動，即載流子，它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流，分別稱為電子導電和空穴導電。這種由于電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本征導電。導帶中的電子會落入空穴，電子-空穴對消失，稱為復合。復合時釋放出的能量變成電磁輻射（發(fā)光）或晶格的熱振動能量（發(fā)熱）。在一定溫度下，電子 - 空穴對的產生和復合同時存在并達到動態(tài)平衡，此時半導體具有一定的載流子密度，從而具有一定的電阻率。溫度升高時，將產生更多的電子 - 空穴對，載流子密度增加，電阻率減小。無晶格缺陷的純凈半導體的電阻率較大，實際應用不多。
半導體特點
半導體五大特性∶電阻率特性，導電特性，光電特性，負的電阻率溫度特性，整流特性。
在形成晶體結構的半導體中，人為地摻入特定的雜質元素，導電性能具有可控性。
在光照和熱輻射條件下，其導電性有明顯的變化。
晶格：晶體中的原子在空間形成排列整齊的點陣，稱為晶格。
共價鍵結構：相鄰的兩個原子的一對最外層電子（即價電子）不但各自圍繞自身所屬的原子核運動，而且出現在相鄰原子所屬的軌道上，成為共用電子，構成共價鍵。
自由電子的形成：在常溫下，少數的價電子由于熱運動獲得足夠的能量，掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子。
空穴：價電子掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子而留下一個空位置稱空穴。
電子電流：在外加電場的作用下，自由電子產生定向移動，形成電子電流。
空穴電流：價電子按一定的方向依次填補空穴（即空穴也產生定向移動），形成空穴電流。
本征半導體的電流：電子電流+空穴電流。自由電子和空穴所帶電荷極性不同，它們運動方向相反。
載流子：運載電荷的粒子稱為載流子。
導體電的特點：導體導電只有一種載流子，即自由電子導電。
本征半導體電的特點：本征半導體有兩種載流子，即自由電子和空穴均參與導電。
本征激發(fā)：半導體在熱激發(fā)下產生自由電子和空穴的現象稱為本征激發(fā)。
復合：自由電子在運動的過程中如果與空穴相遇就會填補空穴，使兩者同時消失，這種現象稱為復合。
動態(tài)平衡：在一定的溫度下，本征激發(fā)所產生的自由電子與空穴對，與復合的自由電子與空穴對數目相等，達到動態(tài)平衡。
載流子的濃度與溫度的關系：溫度一定，本征半導體中載流子的濃度是一定的，并且自由電子與空穴的濃度相等。當溫度升高時，熱運動加劇，掙脫共價鍵束縛的自由電子增多，空穴也隨之增多（即載流子的濃度升高），導電性能增強；當溫度降低，則載流子的濃度降低，導電性能變差。
結論：本征半導體的導電性能與溫度有關。半導體材料性能對溫度的敏感性，可制作熱敏和光敏器件，又造成半導體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。
雜質半導體：通過擴散工藝，在本征半導體中摻入少量合適的雜質元素，可得到雜質半導體。
N型半導體：在純凈的硅晶體中摻入五價元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半導體。
多數載流子：N型半導體中，自由電子的濃度大于空穴的濃度，稱為多數載流子，簡稱多子。
少數載流子：N型半導體中，空穴為少數載流子，簡稱少子。
施子原子：雜質原子可以提供電子，稱施子原子。
N型半導體的導電特性：它是靠自由電子導電，摻入的雜質越多，多子（自由電子）的濃度就越高，導電性能也就越強。
P型半導體：在純凈的硅晶體中摻入三價元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，形成P型半導體。
多子：P型半導體中，多子為空穴。
少子：P型半導體中，少子為電子。
受主原子：雜質原子中的空位吸收電子，稱受主原子。
P型半導體的導電特性：摻入的雜質越多，多子（空穴）的濃度就越高，導電性能也就越強。
結論：
多子的濃度決定于雜質濃度。
少子的濃度決定于溫度。
PN結的形成：將P型半導體與N型半導體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面就形成PN結。
PN結的特點：具有單向導電性。
擴散運動：物質總是從濃度高的地方向濃度低的地方運動，這種由于濃度差而產生的運動稱為擴散運動。
空間電荷區(qū)：擴散到P區(qū)的自由電子與空穴復合，而擴散到N區(qū)的空穴與自由電子復合，所以在交界面附近多子的濃度下降，P區(qū)出現負離子區(qū)，N區(qū)出現正離子區(qū)，它們是不能移動，稱為空間電荷區(qū)。
電場形成：空間電荷區(qū)形成內電場。
空間電荷加寬，內電場增強，其方向由N區(qū)指向P區(qū)，阻止擴散運動的進行。
漂移運動：在電場力作用下，載流子的運動稱漂移運動。
PN結的形成過程：將P型半導體與N型半導體制作在同一塊硅片上，在無外電場和其它激發(fā)作用下，參與擴散運動的多子數目等于參與漂移運動的少子數目，從而達到動態(tài)平衡，形成PN結。
電位差：空間電荷區(qū)具有一定的寬度，形成電位差Uho，電流為零。
耗盡層：絕大部分空間電荷區(qū)內自由電子和空穴的數目都非常少，在分析PN結時常忽略載流子的作用，而只考慮離子區(qū)的電荷，稱耗盡層。
PN結的單向導電性
P端接電源的正極，N端接電源的負極稱之為PN結正偏。此時PN結如同一個開關合上，呈現很小的電阻，稱之為導通狀態(tài)。
P端接電源的負極，N端接電源的正極稱之為PN結反偏，此時PN結處于截止狀態(tài)，如同開關打開。結電阻很大，當反向電壓加大到一定程度，PN結會發(fā)生擊穿而損壞。
產品種類
（1）元素半導體。元素半導體是指單一元素構成的半導體，其中對硅、硒的研究比較早。它是由相同元素組成的具有半導體特性的固體材料，容易受到微量雜質和外界條件的影響而發(fā)生變化。目前， 只有硅、鍺性能好，運用的比較廣，硒在電子照明和光電領域中應用。硅在半導體工業(yè)中運用的多，這主要受到二氧化硅的影響，能夠在器件制作上形成掩膜，能夠提高半導體器件的穩(wěn)定性，利于自動化工業(yè)生產。
（2）無機合成物半導體。無機合成物主要是通過單一元素構成半導體材料，當然也有多種元素構成的半導體材料，主要的半導體性質有I族與V、VI、VII族；II族與IV、V、VI、VII族；III族與V、VI族；IV族與IV、VI族;V族與VI族；VI族與VI族的結合化合物，但受到元素的特性和制作方式的影響，不是所有的化合物都能夠符合半導體材料的要求。這一半導體主要運用到高速器件中，InP制造的晶體管的速度比其他材料都高，主要運用到光電集成電路、抗核輻射器件中。 對于導電率高的材料，主要用于LED等方面。
（3）有機合成物半導體。有機化合物是指含分子中含有碳鍵的化合物，把有機化合物和碳鍵垂直，疊加的方式能夠形成導帶，通過化學的添加，能夠讓其進入到能帶，這樣可以發(fā)生電導率，從而形成有機化合物半導體。這一半導體和以往的半導體相比，具有成本低、溶解性好、材料輕加工容易的特點?？梢酝ㄟ^控制分子的方式來控制導電性能，應用的范圍比較廣，主要用于有機薄膜、有機照明等方面。
（4）非晶態(tài)半導體。它又被叫做無定形半導體或玻璃半導體，屬于半導電性的一類材料。非晶半導體和其他非晶材料一樣，都是短程有序、長程無序結構。它主要是通過改變原子相對位置，改變原有的周期性排列，形成非晶硅。晶態(tài)和非晶態(tài)主要區(qū)別于原子排列是否具有長程序。非晶態(tài)半導體的性能控制難，隨著技術的發(fā)明，非晶態(tài)半導體開始使用。這一制作工序簡單，主要用于工程類，在光吸收方面有很好的效果，主要運用到太陽能電池和液晶顯示屏中。
（5）本征半導體：不含雜質且無晶格缺陷的半導體稱為本征半導體。在極低溫度下，半導體的價帶是滿帶，受到熱激發(fā)后，價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶，空帶中存在電子后成為導帶，價帶中缺少一個電子后形成一個帶正電的空位，稱為空穴。空穴導電并不是實際運動，而是一種等效。電子導電時等電量的空穴會沿其反方向運動。它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流，分別稱為電子導電和空穴導電。這種由于電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本征導電。導帶中的電子會落入空穴，電子-空穴對消失，稱為復合。復合時釋放出的能量變成電磁輻射（發(fā)光）或晶格的熱振動能量（發(fā)熱）。在一定溫度下，電子-空穴對的產生和復合同時存在并達到動態(tài)平衡，此時半導體具有一定的載流子密度，從而具有一定的電阻率。溫度升高時，將產生更多的電子-空穴對，載流子密度增加，電阻率減小。無晶格缺陷的純凈半導體的電阻率較大，實際應用不多。
半導體產品種類豐富，涵蓋了從基本的二極管、晶體管到復雜的集成電路和微處理器等多個領域。以下是對半導體產品種類的詳細歸納：
一、集成電路（IC）
定義：通過一系列特定的加工工藝，將晶體管、二極管等有源器件和電阻器、電容器等無源元件，按照一定的電路互聯，“集成”在半導體晶片上，封裝在一個外殼內，執(zhí)行特定功能的電路或系統(tǒng)。
分類：
按電路信號處理的方式：
數字集成電路：基于數字邏輯（布爾代數）設計和運行的，用于處理數字信號的集成電路。包括邏輯芯片（如CPU、GPU、ASIC、FPGA等）、微處理器（如MCU、MPU、DSP等）和存儲器（如DRAM、NAND FLASH、NOR FLASH等）。
模擬集成電路：可處理連續(xù)函數形式模擬信號，從應用角度可分為信號鏈路和電源管理兩大類。信號鏈路芯片能實現對模擬信號進行收發(fā)、轉換、放大、過濾等功能，電源管理芯片負責電能變換、分配、檢測和其他電能管理職責。
數?；旌霞呻娐罚?/strong>在一個系統(tǒng)中兩種信號處理方式混合存在，主要產品包括數模轉換芯片、調制解調芯片等。
按制造工藝：如14nm芯片、7nm芯片等，這里的數字指芯片內部晶體管柵極的最小線寬（柵寬）。工藝制程越先進，芯片的性能越高，但制造成本也越高。
按使用功能：
計算功能：如CPU、SoC、FPGA、MCU等主控芯片，以及GPU、AI芯片等輔助芯片。
數據存儲功能：如DRAM、SDRAM、ROM、NAND等存儲器。
感知功能：如MEMS傳感器、指紋芯片、CIS等，主要通過感知外部世界并轉化為電信號。
傳輸功能：如藍牙、WIFI、NB-IOT、寬帶、USB接口、以太網接口、HDMI接口、驅動控制等，用于數據傳輸。
能源供給功能：如電源芯片、DC-AC、LDO等，用于能源供給和管理。
按設計方式：
FPGA：通用可編程邏輯芯片，可以DIY編程實現各種各樣的數字電路，靈活性強。
ASIC：專用數字芯片，設計好數字電路后流片生成出來的是不可以更改的芯片，專用性強。
二、分立器件
定義：內部并不集成其他任何的電子元器件，只具有簡單的電壓電流轉換或控制功能。
分類：包括二極管、三極管、晶閘管、功率半導體器件（如LDMOS、IGBT、MOSFET等）等。分立器件相比集成電路體積更大，但在超大功率、半導體照明等場合具有優(yōu)勢。
三、光電子器件
定義：半導體技術與光學技術結合的產物，實現光電信號的相互轉換。
分類：包括CCD、CIS、LED、光子探測器、光耦合器、激光芯片等。按照是否發(fā)生光電信號轉化，可分為有源光芯片（如發(fā)射芯片與接收芯片）和無源光芯片（如光開關芯片、光分束器芯片）兩類。
四、傳感器
定義：利用半導體的壓阻效應、內光電效應、磁電效應等原理制成，用于測量溫度、濕度、壓力、加速度、磁場和有害氣體等物理量。
分類：主要產品包括MEMS傳感器、指紋識別芯片、視覺傳感器芯片等。MEMS傳感器一般由MEMS芯片和與之配套的ASIC（專用集成電路）芯片構成。
綜上所述，半導體產品種類繁多，每種產品都有其獨特的應用領域和優(yōu)勢。隨著技術的不斷發(fā)展，半導體產品的性能和功能也在不斷提升和拓展。
雜質介紹
半導體中的雜質對電阻率的影響非常大。半導體中摻入微量雜質時，雜質原子附近的周期勢場受到干擾并形成附加的束縛狀態(tài)，在禁帶中產加的雜質能級。例如四價元素鍺或硅晶體中摻入五價元素磷、砷、銻等雜質原子時，雜質原子作為晶格的一分子，其五個價電子中有四個與周圍的鍺（或硅）原子形成共價結合，多余的一個電子被束縛于雜質原子附近，產生類氫能級。雜質能級位于禁帶上方靠近導帶底附近。雜質能級上的電子很易激發(fā)到導帶成為電子載流子。這種能提供電子載流子的雜質稱為施主，相應能級稱為施主能級。施主能級上的電子躍遷到導帶所需能量比從價帶激發(fā)到導帶所需能量小得多。在鍺或硅晶體中摻入微量三價元素硼、鋁、鎵等雜質原子時，雜質原子與周圍四個鍺（或硅）原子形成共價結合時尚缺少一個電子，因而存在一個空位，與此空位相應的能量狀態(tài)就是雜質能級，通常位于禁帶下方靠近價帶處。價帶中的電子很易激發(fā)到雜質能級上填補這個空位，使雜質原子成為負離子。價帶中由于缺少一個電子而形成一個空穴載流子。這種能提供空穴的雜質稱為受主雜質。存在受主雜質時，在價帶中形成一個空穴載流子所需能量比本征半導體情形要小得多。半導體摻雜后其電阻率大大下降。加熱或光照產生的熱激發(fā)或光激發(fā)都會使自由載流子數增加而導致電阻率減小，半導體熱敏電阻和光敏電阻就是根據此原理制成的。對摻入施主雜質的半導體，導電載流子主要是導帶中的電子，屬電子型導電，稱N型半導體。摻入受主雜質的半導體屬空穴型導電，稱P型半導體。半導體在任何溫度下都能產生電子-空穴對，故N型半導體中可存在少量導電空穴，P型半導體中可存在少量導電電子，它們均稱為少數載流子。在半導體器件的各種效應中，少數載流子常扮演重要角色。
PN結
P型半導體與N型半導體相互接觸時，其交界區(qū)域稱為PN結。P區(qū)中的自由空穴和N區(qū)中的自由電子要向對方區(qū)域擴散，造成正負電荷在 PN 結兩側的積累，形成電偶極層。電偶極層中的電場方向正好阻止擴散的進行。當由于載流子數密度不等引起的擴散作用與電偶層中電場的作用達到平衡時，P區(qū)和N區(qū)之間形成一定的電勢差，稱為接觸電勢差。由于P 區(qū)中的空穴向N區(qū)擴散后與N區(qū)中的電子復合，而N區(qū)中的電子向P區(qū)擴散后與P 區(qū)中的空穴復合，這使電偶極層中自由載流子數減少而形成高阻層，故電偶極層也叫阻擋層，阻擋層的電阻值往往是組成PN結的半導體的原有阻值的幾十倍乃至幾百倍。
PN結具有單向導電性，半導體整流管就是利用PN結的這一特性制成的。PN結的另一重要性質是受到光照后能產生電動勢，稱光生伏打效應，可利用來制造光電池。半導體三極管、可控硅、PN結光敏器件和發(fā)光二極管等半導體器件均利用了PN結的特性。
半導體摻雜
半導體之所以能廣泛應用在如今的數位世界中，憑借的就是其能借由在其晶格中植入雜質改變其電性，這個過程稱之為摻雜（doping）。摻雜進入本質半導體（intrinsic semiconductor）的雜質濃度與極性皆會對半導體的導電特性產生很大的影響。而摻雜過的半導體則稱為外質半導體（extrinsic semiconductor）。
半導體摻雜物
哪種材料適合作為某種半導體材料的摻雜物（dopant）需視兩者的原子特性而定。一般而言，摻雜物依照其帶給被摻雜材料的電荷正負被區(qū)分為施體（donor）與受體（acceptor）。施體原子帶來的價電子（valence electrons）大多會與被摻雜的材料原子產生共價鍵，進而被束縛。而沒有和被摻雜材料原子產生共價鍵的電子則會被施體原子微弱地束縛住，這個電子又稱為施體電子。和本質半導體的價電子比起來，施體電子躍遷至傳導帶所需的能量較低，比較容易在半導體材料的晶格中移動，產生電流。雖然施體電子獲得能量會躍遷至傳導帶，但并不會和本質半導體一樣留下一個電洞，施體原子在失去了電子后只會固定在半導體材料的晶格中。因此這種因為摻雜而獲得多余電子提供傳導的半導體稱為n型半導體（n-type semiconductor），n代表帶負電荷的電子。
和施體相對的，受體原子進入半導體晶格后，因為其價電子數目比半導體原子的價電子數量少，等效上會帶來一個的空位，這個多出的空位即可視為電洞。受體摻雜后的半導體稱為p型半導體（p-type semiconductor），p代表帶正電荷的電洞。
以一個硅的本質半導體來說明摻雜的影響。硅有四個價電子，常用于硅的摻雜物有三價與五價的元素。當只有三個價電子的三價元素如硼（boron）摻雜至硅半導體中時，硼扮演的即是受體的角色，摻雜了硼的硅半導體就是p型半導體。反過來說，如果五價元素如磷（phosphorus）摻雜至硅半導體時，磷扮演施體的角色，摻雜磷的硅半導體成為n型半導體。
一個半導體材料有可能先后摻雜施體與受體，而如何決定此外質半導體為n型或p型必須視摻雜后的半導體中，受體帶來的電洞濃度較高或是施體帶來的電子濃度較高，亦即何者為此外質半導體的“多數載子”（majority carrier）。和多數載子相對的是少數載子（minority carrier）。對于半導體元件的操作原理分析而言，少數載子在半導體中的行為有著非常重要的地位。
半導體載子濃度
摻雜物濃度對于半導體直接的影響在于其載子濃度。在熱平衡的狀態(tài)下，一個未經摻雜的本質半導體，電子與電洞的濃度相等，如下列公式所示：
n = p = ni 其中n是半導體內的電子濃度、p則是半導體的電洞濃度，ni則是本質半導體的載子濃度。ni會隨著材料或溫度的不同而改變。對于室溫下的硅而言，ni大約是1×10 cm。
通常摻雜濃度越高，半導體的導電性就會變得越好，原因是能進入傳導帶的電子數量會隨著摻雜濃度提高而增加。摻雜濃度非常高的半導體會因為導電性接近金屬而被廣泛應用在集成電路制程來取代部份金屬。高摻雜濃度通常會在n或是p后面附加一上標的“+”號，例如n 代表摻雜濃度非常高的n型半導體，反之例如p 則代表輕摻雜的p型半導體。需要特別說明的是即使摻雜濃度已經高到讓半導體“退化”（degenerate）為導體，摻雜物的濃度和原本的半導體原子濃度比起來還是差距非常大。以一個有晶格結構的硅本質半導體而言，原子濃度大約是5×10 cm，而一般集成電路制程里的摻雜濃度約在10 cm至10 cm之間。摻雜濃度在10 cm以上的半導體在室溫下通常就會被視為是一個“簡并半導體”（degenerated semiconductor）。重摻雜的半導體中，摻雜物和半導體原子的濃度比約是千分之一，而輕摻雜則可能會到十億分之一的比例。在半導體制程中，摻雜濃度都會依照所制造出元件的需求量身打造，以合于使用者的需求。
摻雜對半導體結構的影響
摻雜之后的半導體能帶會有所改變。依照摻雜物的不同，本質半導體的能隙之間會出現不同的能階。施體原子會在靠近傳導帶的地方產生一個新的能階，而受體原子則是在靠近價帶的地方產生新的能階。假設摻雜硼原子進入硅，則因為硼的能階到硅的價帶之間僅有0.045電子伏特，遠小于硅本身的能隙1.12電子伏特，所以在室溫下就可以使摻雜到硅里的硼原子完全解離化（ionize）。
摻雜物對于能帶結構的另一個重大影響是改變了費米能階的位置。在熱平衡的狀態(tài)下費米能階依然會保持定值，這個特性會引出很多其他有用的電特性。舉例來說，一個p-n接面（p-n junction）的能帶會彎折，起因是原本p型半導體和n型半導體的費米能階位置各不相同，但是形成p-n接面后其費米能階必須保持在同樣的高度，造成無論是p型或是n型半導體的傳導帶或價帶都會被彎曲以配合接面處的能帶差異。
上述的效應可以用能帶圖（band diagram）來解釋。在能帶圖里橫軸代表位置，縱軸則是能量。圖中也有費米能階，半導體的本質費米能階（intrinsic Fermi level）通常以Ei來表示。在解釋半導體元件的行為時，能帶圖是非常有用的工具。
發(fā)展歷程
半導體的發(fā)現實際上可以追溯到很久以前，1833年，英國巴拉迪最先發(fā)現硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同于一般金屬，一般情況下，金屬的電阻隨溫度升高而增加，但巴拉迪發(fā)現硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導體現象的首次發(fā)現。
不久， 1839年法國的貝克萊爾發(fā)現半導體和電解質接觸形成的結，在光照下會產生一個電壓，這就是后來人們熟知的光生伏特效應，這是被發(fā)現的半導體的第二個特征。
在1874年，德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導與所加電場的方向有關，即它的導電有方向性，在它兩端加一個正向電壓，它是導通的；如果把電壓極性反過來，它就不導電，這就是半導體的整流效應，也是半導體所特有的第三種特性。同年，舒斯特又發(fā)現了銅與氧化銅的整流效應。
1873年，英國的史密斯發(fā)現硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應，這是半導體又一個特有的性質。 半導體的這四個效應，(jianxia霍爾效應的余績──四個伴生效應的發(fā)現)雖在1880年以前就先后被發(fā)現了，但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結出半導體的這四個特性一直到1947年12月才由貝爾實驗室完成。
很多人會疑問，為什么半導體被認可需要這么多年呢？主要原因是當時的材料不純。沒有好的材料，很多與材料相關的問題就難以說清楚。
半導體于室溫時電導率約在10ˉ10～10000/Ω·cm之間，純凈的半導體溫度升高時電導率按指數上升。半導體材料有很多種，按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。除上述晶態(tài)半導體外，還有非晶態(tài)的有機物半導體等和本征半導體。
應用領域
半導體在集成電路、消費電子、 通信 系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應用、大功率電源轉換等領域應用。
光伏應用
半導體材料光生伏特效應是太陽能電池運行的基本原理。現階段半導體材料的光伏應用已經成為一大熱門 ，是目前世界上增長最快、發(fā)展最好的清潔能源市場。太陽能電池的主要制作材料是半導體材料，判斷太陽能電池的優(yōu)劣主要的標準是光電轉化率 ，光電轉化率越高 ，說明太陽能電池的工作效率越高。根據應用的半導體材料的不同 ，太陽能電池分為晶體硅太陽能電池、薄膜電池以及III-V族化合物電池。
照明應用
LED是建立在半導體晶體管上的半導體發(fā)光二極管 ，采用LED技術半導體光源體積小，可以實現平面封裝，工作時發(fā)熱量低、節(jié)能高效，產品壽命長、反應速度快，而且綠色環(huán)保無污染，還能開發(fā)成輕薄短小的產品 ，一經問世 ，就迅速普及，成為新一代的優(yōu)質照明光源，目前已經廣泛的運用在我們的生活中。如交通指示燈、電子產品的背光源、城市夜景美化光源、室內照明等各個領域 ，都有應用。
大功率電源轉換
交流電和直流電的相互轉換對于電器的使用十分重要 ，是對電器的必要保護。這就要用到等電源轉換裝置。碳化硅擊穿電壓強度高 ，禁帶寬度寬，熱導性高，因此SiC半導體器件十分適合應用在功率密度和開關頻率高的場合，電源轉換裝置就是其中之一。碳化硅元件在高溫、高壓、高頻的又一表現使得現在被廣泛使用到深井鉆探，發(fā)電裝置中的逆變器，電氣混動汽車的能量轉化器，輕軌列車牽引動力轉換等領域。由于SiC本身的優(yōu)勢以及現階段行業(yè)對于輕量化、高轉換效率的半導體材料需要，SiC將會取代Si，成為應用最廣泛的半導體材料。
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英文及解釋
Semiconductor
A semiconductor is a material with an electrical conductivity that is intermediate between that of an insulator and a conductor. A semiconductor behaves as an insulator at very low temperature, and has an appreciable electrical conductivity at room temperature although much lower conductivity than a conductor. Commonly used semiconducting materials are silicon, germanium, and gallium arsenide.
命名之說
中國半導體器件型號命名方法
半導體器件型號由五部分（場效應器件、半導體特殊器件、復合管、PIN型管、激光器件的型號命名只有第三、四、五部分）組成。五個部分意義如下：
第一部分：用數字表示半導體器件有效電極數目。2-二極管、3-三極管
第二部分：用漢語拼音字母表示半導體器件的材料和極性。表示二極管時：A-N型鍺材料、B-P型鍺材料、C-N型硅材料、D-P型硅材料。表示三極管時：A-PNP型鍺材料、B-NPN型鍺材料、C-PNP型硅材料、D-NPN型硅材料。
第三部分：用漢語拼音字母表示半導體器件的內型。P-普通管、V-微波管、W-穩(wěn)壓管、C-參量管、Z-整流管、L-整流堆、S-隧道管、N-阻尼管、U-光電器件、K-開關管、X-低頻小功率管(F<3MHz,Pc<1W)、G-高頻小功率管（f>3MHz,Pc<1W)、D-低頻大功率管（f<3MHz,Pc>1W)、A-高頻大功率管（f>3MHz,Pc>1W)、T-半導體晶閘管（可控整流器）、Y-體效應器件、B-雪崩管、J-階躍恢復管、CS-場效應管、BT-半導體特殊器件、FH-復合管、PIN-PIN型管、JG-激光器件。
第四部分：用數字表示序號
第五部分：用漢語拼音字母表示規(guī)格號
例如：3DG18表示NPN型硅材料高頻三極管
日本半導體分立器件型號命名方法
日本生產的半導體分立器件，由五至七部分組成。通常只用到前五個部分，其各部分的符號意義如下：
第一部分：用數字表示器件有效電極數目或類型。0-光電（即光敏）二極管三極管及上述器件的組合管、1-二極管、2三極或具有兩個pn結的其他器件、3-具有四個有效電極或具有三個pn結的其他器件、┄┄依此類推。
第二部分：日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA注冊標志。S-表示已在日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA注冊登記的半導體分立器件。
第三部分：用字母表示器件使用材料極性和類型。A-PNP型高頻管、B-PNP型低頻管、C-NPN型高頻管、D-NPN型低頻管、F-P控制極可控硅、G-N控制極可控硅、H-N基極單結晶體管、J-P溝道場效應管、K-N 溝道場效應管、M-雙向可控硅。
第四部分：用數字表示在日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA登記的順序號。兩位以上的整數-從“11”開始，表示在日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA登記的順序號；不同公司的性能相同的器件可以使用同一順序號；數字越大，越是近期產品。
第五部分：用字母表示同一型號的改進型產品標志。A、B、C、D、E、F表示這一器件是原型號產品的改進產品。
美國半導體分立器件型號命名方法
美國晶體管或其他半導體器件的命名法較混亂。美國電子工業(yè)協(xié)會半導體分立器件命名方法如下：
第一部分：用符號表示器件用途的類型。JAN-軍級、JANTX-特軍級、JANTXV-超特軍級、JANS-宇航級、（無）-非軍用品。
第二部分：用數字表示pn結數目。1-二極管、2=三極管、3-三個pn結器件、n-n個pn結器件。
第三部分：美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）注冊標志。N-該器件已在美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）注冊登記。
第四部分：美國電子工業(yè)協(xié)會登記順序號。多位數字-該器件在美國電子工業(yè)協(xié)會登記的順序號。
第五部分：用字母表示器件分檔。A、B、C、D、┄┄-同一型號器件的不同檔別。如：JAN2N3251A表示PNP硅高頻小功率開關三極管，JAN-軍級、2-三極管、N-EIA 注冊標志、3251-EIA登記順序號、A-2N3251A檔。
國際電子聯合會半導體型號命名方法
德國、法國、意大利、荷蘭、比利時等歐洲國家以及匈牙利、羅馬尼亞、南斯拉夫、波蘭等東歐國家，大都采用國際電子聯合會半導體分立器件型號命名方法。這種命名方法由四個基本部分組成，各部分的符號及意義如下：
第一部分：用字母表示器件使用的材料。A-器件使用材料的禁帶寬度Eg=0.6~1.0eV 如鍺、B-器件使用材料的Eg=1.0~1.3eV 如硅、C-器件使用材料的Eg>1.3eV 如砷化鎵、D-器件使用材料的Eg<0.6eV 如銻化銦、E-器件使用復合材料及光電池使用的材料
第二部分：用字母表示器件的類型及主要特征。A-檢波開關混頻二極管、B-變容二極管、C-低頻小功率三極管、D-低頻大功率三極管、E-隧道二極管、F-高頻小功率三極管、G-復合器件及其他器件、H-磁敏二極管、K-開放磁路中的霍爾元件、L-高頻大功率三極管、M-封閉磁路中的霍爾元件、P-光敏器件、Q-發(fā)光器件、R-小功率晶閘管、S-小功率開關管、T-大功率晶閘管、U-大功率開關管、X-倍增二極管、Y-整流二極管、Z-穩(wěn)壓二極管。
第三部分：用數字或字母加數字表示登記號。三位數字-代表通用半導體器件的登記序號、一個字母加二位數字-表示專用半導體器件的登記序號。
第四部分：用字母對同一類型號器件進行分檔。A、B、C、D、E┄┄-表示同一型號的器件按某一參數進行分檔的標志。
除四個基本部分外，有時還加后綴，以區(qū)別特性或進一步分類。常見后綴如下：
1．穩(wěn)壓二極管型號的后綴。其后綴的第一部分是一個字母，表示穩(wěn)定電壓值的容許誤差范圍，字母A、B、C、D、E分別表示容許誤差為±1%、±2%、±5%、±10%、±15%；其后綴第二部分是數字，表示標稱穩(wěn)定電壓的整數數值；后綴的第三部分是字母V，代表小數點，字母V之后的數字為穩(wěn)壓管標稱穩(wěn)定電壓的小數值。
2．整流二極管后綴是數字，表示器件的最大反向峰值耐壓值，單位是伏特。
3．晶閘管型號的后綴也是數字，通常標出最大反向峰值耐壓值和最大反向關斷電壓中數值較小的那個電壓值。
如：BDX51-表示NPN硅低頻大功率三極管，AF239S-表示PNP鍺高頻小功率三極管。
歐洲早期半導體分立器件型號命名法
歐洲有些國家命名方法
第一部分：O-表示半導體器件
第二部分：A-二極管、C-三極管、AP-光電二極管、CP-光電三極管、AZ-穩(wěn)壓管、RP-光電器件。
第三部分：多位數字-表示器件的登記序號。
第四部分：A、B、C┄┄-表示同一型號器件的變型產品。
需突破的障礙
在智能手機和平板電腦等移動終端市場的增長帶動下，全球半導體產業(yè)發(fā)展充滿希望，當前全球半導體產業(yè)年產值達3000億美元左右。
不過，全球半導體市場的這塊大蛋糕，中國卻沒有分享的機會。每年中國進口的芯片數額超過了1500億美元，中國半導體產業(yè)需求如此之大，但自我供給的能力卻不足。中國半導體產業(yè)處于被動局面。要打破這一局面，需要從以下三個方面下大力氣來推動：
第一，中國半導體產業(yè)整合的步伐還需加快。產業(yè)整合的必要性和重要性業(yè)界都已普遍意識到，不過在實際推動中，力度卻不夠。2012年我國集成電路產業(yè)的整合沒有再出現，設計企業(yè)的總數達到570家，比2011年的534家還增加了36家。產業(yè)隊伍雖然龐大，但仍不強大。產業(yè)整合是一項持續(xù)跟進的工作，業(yè)界同仁們還需要繼續(xù)發(fā)力才行。
第二，國內芯片與整機的聯動需要提升緊迫感。國家“十二五”規(guī)劃中強調要加強芯片與整機的聯動，不過當前兩者的聯動效果卻不理想。就拿整機企業(yè)來說，2012年芯片采購額單單聯想一家企業(yè)就達78億美元。中國有芯片企業(yè)，為何國內整機企業(yè)還要“舍近求遠”?在芯片與整機的聯動的推動前期，不僅僅需要芯片企業(yè)與整機企業(yè)的相互信任和協(xié)同，整機企業(yè)所顧慮的聯動中的“風險”還有待化解。如果這個“風險”僅讓整機企業(yè)承擔，聯動就無法很好地實施。
第三，生態(tài)系統(tǒng)的建設任重而道遠。蘋果和三星前后成為10大采購企業(yè)的老大，他們的強大，根源在于其生態(tài)系統(tǒng)的強大。在現今的競爭中，生態(tài)系統(tǒng)是獲勝的籌碼。對中國半導體企業(yè)來說，生態(tài)系統(tǒng)的建設還有一段很長的路要走。只有建立強大、完善的生態(tài)系統(tǒng)，才能保證企業(yè)走得更遠、走得更穩(wěn)。
當前，對于中國半導體產業(yè)來說，需要先修好“產業(yè)整合”、“整機與芯片聯動”、“生態(tài)系統(tǒng)建設”這三門功課。等修好這三門功課之后，在談論產業(yè)做大做強的宏偉目標時就會更加胸有成竹，在推動產業(yè)做大做強的過程中也會更加運籌帷幄。
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