게르마늄, 실리콘, 카본, 셀레늄 등의 반도체는 도체도 절연체도 아닌 재료입니다. 이러한 재료의 전도성은 도체와 절연체의 도전율의 중간에 있습니다. 반도체에는 몇 가지 유용한 특성이 있으며, 다이오드나 트랜지스터 등의 고체 장치의 준비에 널리 사용되고 있습니다. 이러한 물질의 가전자대는 거의 채워져있고, 전도대는 절연체의 경우처럼 대부분 비어 있지만 가전자대와 전도대 사이의 에너지 갭은 매우 작습니다. 따라서 원자가 전자를 전도대로 밀어내기 위해서는 절연체보다 작고 도체보다 큰 전기장이 필요합니다. 열에너지의 일부가 가전자대에 주어지기 때문에 실온에서는 전도대를 통과하는 전자는 거의 없습니다. 온도가 상승하면 점점 더 많은 원자의 전자가 전도대에 걸쳐 재료의 전도도가 증가합니다. 따라서 반도체 재료는 부정적인 저항 온도 계수를 가지고 있습니다. 일반적으로 사용되는 반도체 재료는 탄소, 실리콘, 게르마늄, 주석 등 다수의 4가 재료를 사용할 수 있습니다. 이러한 재료의 공유 결합을 절단하는 데 필요한 최소 에너지는 각각 7, 1.12, 0.75, 0.1eV 입니다. 다이아몬드 상태의 탄소는 7eV 금지 에너지 갭을 가지는 절연체처럼 작동합니다. 0.1eV 금지 에너지 갭을 가지는 주석은 도체처럼 작동합니다. 따라서 게르마늄과 실리콘의 에너지 갭은 각각 0.75와 1.12 eV이며, 반도체 재료로 가장 유용하게 사용됩니다. 게르마늄은 1886년에 발견되었습니다. 이것은 특정 코크스 재 또는 아연 제련소의 굴뚝 먼지로부터 회수된 흙의 원소입니다. 회수된 게르마늄은 이산화 게르마늄 분말의 형태를하고 있습니다. 그 후, 순수 게르마늄으로 변환됩니다. 원자 번호는 32입니다. 원자핵에 32개의 양성자가 존재하고, 원자핵 주위의 4개의 궤도에 32개의 전자가 분포하고 있습니다. 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 궤도 전자 수는 각각 2, 8, 18, 4입니다. 게르마늄이 4개의 원자가 전자를 가지고있는 것은 분명합니다. 다양한 게르마늄 원자가 공유 결합에 의해 결합되어 있습니다. 이 재료의 금지 에너지 갭 (즉, 가전자대와 전도대 사이의 간격)은 매우 작습니다. 따라서 전자를 가전자대에서 전도대에 올리기 위해서는 아주 작은 에너지로 충분합니다. 실리콘은 대부분의 일반적인 암석에 포함된 원소입니다. 사실, 모래는 이산화 규소입니다. 그것은 화학적으로 처리 된 전자 장치의 준비에 사용할 수있는 순수한 실리콘으로 환원됩니다. 원자 번호는 14입니다. 따라서 원자핵에는 14개의 양성자가 존재하고, 원자핵 주위의 3개의 궤도에 14개의 전자가 분포하고 있습니다. 제 1, 제 2, 제 3 궤도 전자 수는 각각 2, 8, 4입니다. 다양한 실리콘 원자가 공유 결합에 의해 결합되어 있습니다. 이 재료의 금지 에너지 갭은 매우 작습니다. 또한 전자를 가전자대에서 전도대에 들기 위하여 작은 에너지가 필요합니다. 따라서 실온에서도 높은 전계가 인가되면 미량의 원자가 전자가 전도대로 올라갈 수 있어 전류 전도를 구성합니다. 그러나 상온에서 실리콘의 경우 전도대에 들어있는 전자의 수는 게르마늄보다 훨씬 적습니다. 이것이 실리콘 반도체 장치를 게르마늄 장치보다 선호하는 이유입니다.
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