Все вещества делятся на проводники с удельным сопротивлением 10^-6 — 10^-8 Ом*м, диэлектрики с удельным сопротивлением 10⁸ — 10¹³ , полупроводники с удельным сопротивлением 10^-6 — 10⁸ . Проводники хорошо проводят электрический ток, так как у него имеются свободные электроны. Согласно зонной теории, в проводниках при температуре 0 К все электроны находятся в валентной зоне. При повышении температуры часть электронов из валентной зоны переходят в зону проводимости, поэтому проводимость проводников большая (сопротивление мало).

В диэлектриках при любой температуре электроны находятся в валентной зоне. Электроны связаны с кристаллической решеткой. Чтобы электроны могли перейти в зону проводимости они должны преодолеть запрещенную зону. Переход электронов из валентной зоны в зону проводимости называется пробоем. Диэлектрики не имеют сводных электронов (электронов находящихся в зоне проводимости), поэтому они не проводят электрический ток, их сопротивление большое.

Почти вся окружающая нас природа состоит из полупроводниковых веществ. Оксиды металлов, сульфиды, теллурииды и селениды многих металлов обладают проводниковыми свойствами. Германий и кремний - наиболее широко применяемые полупроводниковые элементы. Полупроводники называются беспримесными, если они идеально химически чисты и имеют идеальную кристаллическую решетку. Такую проводимость называют собственной проводимостью полупроводника. Полупроводники имеют запрещенную зону меньше, чем запрещенная зона у диэлектриков. Для возникновения собственной проводимости полупроводника необходимо электроны из валентной зоны перевести в зону проводимости. Для этого нужно затратить энергию равную или большую, чем ширина запрещенной зоны. Эта энергия называется энергией активации собственной проводимости...При увеличении температуры сопротивление полупроводника падает. У проводников, наоборот, при повышении температуры сопротивление увеличивается. Зонная теория объясняет существование таких свойств у твердых тел. Если верхняя зона полностью занята электронами, а валентная энергетическая зона кристалла отделена от ближайшей свободной зоны узкой энергетической областью, то такое тело будет диэлектриком только при низких температурах. С повышением температуры тепловое возбуждение может перевести электроны, расположенные у верхней границы валентной зоны в зону проводимости. С повышением температуры у полупроводников растет число электронов, перешедших в зону проводимости, проводимость полупроводников с повышением температуры увеличивается.

Если в электрически нейтральном веществе один из электронов оставляет свое место и переходит в другое, например, в зону проводимости, то в оставленном им месте возникает избыток положительного заряда, положительная дырка. Эта дырка ведет себя как положительный заряд, равный по величине заряду электрона. На освободившееся электроном место (дырку) может переместится соседний электрон, а это равносильно перемещению дырки. Электропроводность полупроводника, обусловленную перемещением дырок, называют дырочной проводимостью.

Рассмотрим, что произойдет, если в решетке германия один из атомов замещен атомом пяти валентной примеси (фосфор, мышьяк, сурьма). Четыре электрона примесного атома будут находится в химической связи с соседними атомами германия, а пятый электрон не может образовать валентную связь. Этот лишний электрон слабее связан с ядром, и его легко можно перевести в зону проводимости полупроводника. Энергетические уровни, заполненные лишними электронами, называют донорными. В результате переброски электронов с донорных уровней в зону проводимости возникает электронная донорная проводимость. Полупроводники такого типа называют ЭЛЕКТРОННЫМИ ИЛИ ПОЛУПРОВОДНИКАМИ n – типа.

Предположим, что в решетку германия введен примесный атом с тремя валентными электронами (бор, алюминий, индий). Такой атом не может сформировать полный комплект связей в кристаллической решетке германия, для этого не хватает одного электрона. Он сможет насытить связи, позаимствовав электрон у соседнего атома. Тогда на месте ушедшего электрона образуется дырка, которая будет заполняться электронами соседних атомов. Будет наблюдаться движения дырки в полупроводнике. Трехвалентные примеси приводят к появлению в запрещенной зоне примесных энергетических уровней, не занятых электронами. Они называются акцепторными уровнями. Акцепторные уровни располагаются несколько выше валентных уровней. В полупроводниках возникает дырочная проводимость, проводимость p-типа, и полупроводники с такой проводимостью называют полупроводниками p-типа.

Бурное развитие электронной технике на основе полупроводников началось в середине прошлого столетия. Благодаря полупроводникам были созданы малогабаритные приборы. И начался век нано технологии. Сейчас нет ни одного электронного устройства, которые бы не использовали полупроводники.