半導体とは、絶縁体から導体まで、導電率を制御できる物質を指します。

半導体とは、絶縁体から導体まで導電率を制御できる材料を指します。科学技術や経済発展の観点から見ても、半導体の重要性は非常に大きいです。コンピューター、携帯電話、デジタルレコーダーなど、今日の電子製品のほとんどは半導体と密接に関係しています。一般的な半導体材料にはシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素などが含まれ、シリコンは商業用途において最も影響力のある半導体材料の 1 つです。
材料の導電率は、伝導帯に含まれる電子の数によって決まります。電子が価電子帯からエネルギーを得て伝導帯にジャンプすると、電子はバンド間を自由に移動して電気を伝導することができます。一般的な金属材料の伝導帯と価電子帯の間のエネルギーギャップは非常に小さいです。室温では、電子はエネルギーを獲得しやすく、導電帯にジャンプして電気を伝導します。ただし、絶縁材料はエネルギーギャップが大きい (通常は 9 電子ボルト以上) ため、伝導帯にジャンプするのが難しく、電気を通すことができません。
一般的な半導体材料のエネルギーギャップは、導体と絶縁体の間の約1～3電子ボルトです。したがって、適切な条件下でエネルギーによって励起されるか、エネルギーギャップの間隔が変化する限り、材料は電気を通すことができます。
半導体は電子伝導または正孔伝導を通じて電流を伝達します。電子伝導の方法は銅線内の電流の流れに似ています。つまり、電場の作用下で、高度にイオン化された原子が過剰な電子をマイナスイオン化の度合いの低い方向に移動させます。正孔伝導とは、正にイオン化した物質の原子核の外側に電子が存在しないことによって形成される「正孔」によって形成される電流 (一般に正電流と呼ばれます) を指します。電場の作用下で、正孔は少数の電子によって満たされ、正孔が移動します。