半导体电子学/材料类型
绝缘体是在正常条件下不导电的材料。例如：空气是绝缘体。当您接近插座时不会触电，因为空气是绝缘体。在异常条件下，空气表现得像导体。例如，在雷雨天气，极高的电压会产生闪电，从一朵云跳到另一朵云或跳到地面。在这些极端情况下，空气会充当导体。
导体是能够轻松让电荷通过的物质，其电阻相对较低。几乎所有金属都是导体。每当您剪断一根电线时，您都会看到铜或其他金属作为其核心。这是因为这些金属能够轻松导电。银的导电性比铜好，铜的导电性比金好。我们不使用它们是因为它们极其昂贵，因为它们非常稀有。在需要电路线路短的场合，例如 PCB 和 IC 中，使用过金。与银相比，金更受欢迎，因为它惰性，不会像银那样快速发生反应和/或腐蚀。
半导体是表现出导体和绝缘体特性的材料。在某些条件下，半导体表现得像导体。例如，木炭和石墨是碳的同素异形体，充当导体，而金刚石具有不同的晶体结构，充当绝缘体。通过向半导体中添加某些杂质，可以提高其导电率；这被称为掺杂。通过以热或光形式向半导体晶体注入能量，导电率可能会增加。
所有原子都有一个中心原子核，它是一个重且带正电的质量，尺寸相对较小，位于原子的中心。带负电的电子围绕原子核运行，我们称之为轨道。这与我们的太阳系非常相似。我们有太阳，一个位于中心的重质量，以及围绕太阳运行的行星、彗星和小行星。这个模型是由尼尔斯·玻尔提出的，被称为玻尔原子模型。
认为轨道是一条单一且明确定义的路径是错误的。相反，每个轨道都包含许多亚轨道。这在下面的图中显示出来。原子的最外层轨道可以分为不同的亚轨道或能带。正如您在下面所看到的，它被分为三种颜色。最下面的带被称为价带。该能带中的电子决定了原子的价态。最上面的带被称为导带。在这个能带中，电子离带正电的原子核最远，并且能够很容易地逃离原子，从而使材料/原子能够导电。
通常，绝缘体原子不导电，因为价带和导带之间存在一个禁带。电子必须克服禁带，才能在导带中运行并导电。在绝缘体中，禁带非常大，因此绝缘体在正常条件下不导电。
但是，如果我们能够用足够的功率对绝缘体原子进行电，它就可以导电。例如，空气是绝缘体。但在雷雨天，闪电会穿过空气。这是因为两朵云之间或云层与地面之间的电位差足以使空气中氮和氧原子的电子从价带跳到导带。这使得空气成为暂时的导体，直到闪电击中其目的地。
在下面，您可以看到导体原子的示意图。在这里，您可以注意到没有禁带。价带和导带相互重叠。因此，电子从价带移动到导带非常容易。因此，导体能够轻松导电，而不会损失太多能量。它们在正常条件下导电。
在半导体中，禁带既不太高也不太低；例如，Si 的带隙为 1.1 eV，Ge 的带隙为 1.43 eV。在正常条件下，一些半导体原子导电，而其他原子表现得像绝缘体。这是因为原子之间存在不均匀的能量分布。某些原子有足够的能量使它们的电子在导带中运行，而另一些原子则没有足够的能量，因此它们的电子停留在价带中。
通过向半导体晶体注入少量能量或添加某些杂质，我们可以使其表现得像导体。正是半导体的这些特性使其在电子学领域非常有用，随着您进一步阅读本书，您将了解这一点。
元素周期表中的 IV（四）族，即碳、硅、锗等原子属于半导体类别。