半导体是指能够在一定条件下流动电荷的晶体,它具有导体和绝缘体之间的特性。在晶体管、二极管、太阳能电池等半导体器件中,半导体材料的特性得以发挥。晶体管由掺有多种不同材料的半导体构成,通过掺杂制造不同类型的半导体,即P型(含正电荷的材料)和N型(带负电荷的材料)半导体,在特定条件下结合各自特性,实现电子流的控制。
光电器件包括光电二极管、光敏电阻、光电子器件、光耦合器件等,通过控制半导体材料的导电性,在特定光照条件下实现信号传输和转换。例如,光电二极管包括一个P型区和一个N型区,当光照在PN结附近时,会激发光生电子,通过 PN 结而形成光电流。
半导体材料的本质特性是在一定光照条件下能释放能量并发出光子,因此半导体材料也可以用来制造发光器件。LED灯和半导体激光器都是半导体材料发光器件的代表。LED灯是通过漏加或反向偏置控制半导体材料电子流而形成的,而激光二极管则是通过注入电流激发产生一定波长、相干性高的激光。
计算机芯片是现代计算机技术的核心,由大量不同功能的半导体器件构成。芯片通过具有不同特性的半导体材料制造出微小电路和器件,在一定电信号下实现各种功能。例如,晶体管的控制信号可以实现开关和存储功能,而集成电路的各种元件则组合实现计算和处理任务,从而构成完整的计算机系统。