Полупроводниковыми материалами являются твердые кристаллические вещества с электронной проводимостью, которые по удельному электрическому сопротивлению при нормальной температуре занимают промежуточное положение между проводниками (метал-дами) и диэлектриками (изоляторами) (табл. 8).
Таблица 8
| Материал | Удельное электрическое сопротивление, Ом-м | Температурный коэффициент сопротивления ар | Проводимость |
| Проводники | 10-8 — 10-5 | Положительный | Электронная |
| Полупроводники | 10-8 — 10+8 | Отрицательный | » |
| Диэлектрики | 10-11 — 10+17 | » | Ионная и электронная |
Электропроводность полупроводников в значительной степени зависит от внешних энергетических воздействий, а также от присутствия различных примесей в структуре полупроводника.
Полупроводниковые материалы подразделяют на простые полупроводники, полупроводниковые химические соединения и многофазные полупроводниковые материалы. К простым полупроводникам относят германий, кремний, селен и другие элементы, основные параметры которых: приведены в табл. 9.
Таблица 9
| Параметры | Германий | Кремний | Селен |
| Плотность при 20 °С, Мг/м3 | 5,3 | 2,3 | 4,8 |
| Удельное сопротивление при 20 °С, Ом-м | 0,68 | 2-103 | — |
| Работа выхода электронов, эВ | 4,8 | 4,3 | 2,85 |
| Объемная плотность (концентрация) носителей, м~3 | 2,5-1019 | 1016 | — |
| Подвижность электронов, м2/(В-с) | 0,39 | 0,14 | — |
| Подвижность дырок, м2/(В-с) | 0,19 | 0,05 | 0,2*10-4 |
| Первый ионизационный потенциал, В | 8,1 | 8,14 | 9,75 |
| Диэлектрическая проницаемость | 12,5 | - 6,3 | |
| Постоянная решетки, нм | 0,566 | 0,542 | 0,436 |
| Температура плавления, °С Теплота плавления, Дж/кг | 936 4,1*106 | 1414 1,6*106 | 220 6,4*104 |
| Температурный коэффициент линейного расширения (0 — 100°С)аг10-в, К-1 | 4,2 | 2,5 | |
| Удельная теплопроводность, Вт/ (м- К) | |||
| Удельная теплоемкость (0-100°С), Дж/(кг-К) |
Полупроводниковые химические соединения, соответствующие общим формулам, составлены из элементов различных групп таблицы Д. И. Менделеева, например: (А В — SiC; AIIIBV — GaAs; InSb; AIIBVI — CdS; SnSe), а также из некоторых оксидов (например, Cu2O) и веществ сложного состава.
Многофазными полупроводниковыми являются материалы с полупроводящей или проводящей фазой из карбида кремния, графита и других элементов, сцепленных керамической или иной связкой.
В пределах одного полупроводникового изделия создаются области электронной n (от лат. negative — отрицательный) и дырочной р (от лат. positive — положительный) проводимостей. На границе раздела р- и n-областей возникает запирающий слой, который обусловливает выпрямительный эффект для переменного тока. Это свойство электронно-дырочного перехода (р-л-перехода) лежит в основе работы выпрямительных диодов. Создавая в структуре полупроводника два и более взаимно связанных p-n-перехода, можно получить более сложные управляемые полупроводниковые приборы — транзисторы, используемые для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов.
Электропроводностью полупроводников можно управлять с помощью тепла, света, электрического поля или механических усилий, на чем основана соответственно работа терморезисторов, фоторезисторов, варисторов, тензорезисторов.
Полупроводниковые системы лежат в основе интегральных микросхем (ИМС — микроэлектронных устройств), в которых активные (диоды, транзисторы) и пассивные (резисторы, конденсаторы) элементы, а также межэлементные соединения создаются в едином технологическом процессе с использованием групповых методов изготовления элементов и соединяющих проводников. Элементы ИМС не имеют внешних выводов корпуса и не могут рассматриваться как отдельные изделия. Плотность монтажа элементов в ИМС может достигать сотен — тысяч в 1 см3. »
Благодаря применению ИМС в радиоэлектронной аппаратуре снижается количество соединений, а аппаратура становится более компактной и экономичной, повышается ее надежность и улучшаются рабочие характеристики.