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半导体，是导电能力接于导体和绝缘体之间的物质。很多半导体的导电能力，在不同条件下的表现会有很大差别。比如对于温度敏感性很大的，会利用这种半导体做成热敏器件，用来检测温度，即温度传感器。有些半导体在受到光照时，会改变导电能力，利用这种特性，制造出光电器件，即光电传感器件。在半导体中掺杂微量的某种介质后，导电能力会增加几十万乃至几百万倍，如在硅中掺如百万分之一的硼后，硅的电阻率从大约2000Ω.m减小到0.004Ω.m左右。

以往用的最多的半导体是锗和硅。这两个都是四价元素，原子核的外围有四个自由电子。当自由电子受到影响离开原子核后，相当于留下了空位，称之为空穴。在正常情况下原子由于质子数量和电子数量一致，原子处于中性。当自由电子受到影响逃逸后，这个原子便呈现为正电性。由于电场的作用，有空穴的原子会吸引电子过来。但这个原子旁边的电子被吸引过来，旁边的这个原子也会产生一个空穴，吸引它旁边的原子的电子。这样这个串起来，就像为自由电子做定向运动，从而形成电子电流，同样由于空穴的递补变化，也会形成空穴电流。自由电子和空穴都被称为载流子。在本征半导体（纯净的、具有晶体结构的半导体）中，自由电子和空穴是成对出现的。

本征半导体中自由电子和空穴都很少，所以导电能力低。当在硅半导体中掺入5价的元素时（如磷），5价元素有5个价电子，用于共价键后悔多出一个电子，从而形成电子半导体，这个就是N型半导体。N型半导体中，自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。如果掺入的是3价的元素，形成的是空穴半导体，即P型半导体，空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。