1. Vlastnosti polovodičů

energetické pásmo

atom se skládá z jádra a elektronů obíhajících kolem jádra.
elektrony nemohou obíhat jádro v žádné vzdálenosti V atomovém prostoru obklopujícím jádro, ale jsou povoleny pouze určité, velmi specifické oběžné dráhy a existují pouze ve specifických diskrétních úrovních. Tyto energie se nazývají energetické úrovně. Velké množství atomů se shromáždí a vytvoří krystal, a interaguje v pevném materiálu, pak se energetické hladiny staly tak blízko, že tvoří pásy. Toto je energetické pásmo.
kovy, polovodiče a izolátory se od sebe odlišují svými pásovými strukturami. Jejich pásové struktury jsou znázorněny na obrázku níže.

V kovů, vedení skupiny a valence kapely přišel velmi k sobě blíž a mohou se i překrývat, s Fermiho energie （Eｆ） někde uvnitř. To znamená, že kov má vždy elektrony, které se mohou volně pohybovat, a tak mohou vždy přenášet proud. Takové elektrony jsou známé jako volné elektrony. Tyto volné elektrony jsou zodpovědné za proud, který protéká kovem.

V polovodiče a izolátory, záclonka kapely a vedení kapely jsou od sebe odděleny zakázáno energie mezera（Např）dostatečné šířce, a Fermiho energie（Eｆ） je mezi valenčním a vedení kapely. Aby se elektron dostal do vodivého pásma, musí získat dostatek energie, aby přeskočil mezeru v pásmu. Jakmile je to hotovo, může to vést.

V polovodičích při pokojové teplotě, kapela mezera je menší, tam je dostatek tepelné energie, aby se elektrony přeskočit propast poměrně snadno a přechody ve vedení kapely, vzhledem k tomu, polovodičové omezené vodivosti. Při nízké teplotě nemá žádný elektron dostatečnou energii k obsazení vodivého pásma, a proto není možný žádný pohyb náboje. Při absolutní nule, polovodiče jsou ideální izolantů, hustota elektronů ve vedení kapely při pokojové teplotě není tak vysoká, jak v kovech, tak nemůže vést proud stejně dobře jako kov. Elektrická vodivost polovodičů není tak vysoká jako kov, ale také není tak špatná jako elektrický izolátor. Proto se tento typ materiálu nazývá polovodič – znamená poloviční vodič.

pásová mezera pro izolátory je velká, takže jen velmi málo elektronů může mezeru přeskočit. Proto proud v izolátorech neteče snadno. Rozdíl mezi izolátory a polovodiči je velikost energie mezery v pásmu. V izolátoru, kde je zakázaná mezera velmi velká a v důsledku toho je energie potřebná k přechodu elektronu do vodivého pásma prakticky dostatečně velká. Izolátory nevedou elektřinu snadno. To znamená, že elektrická vodivost izolátoru je velmi špatná.

polovodičový krystal používaný pro IC atd. je vysoce čistý monokrystalický křemík 99.999999999%, ale při skutečném vytváření obvodu se přidávají nečistoty k řízení elektrických vlastností. V závislosti na přidaných nečistotách se stávají polovodiči typu n A p.

pentavalentní fosfor (P) nebo arsen (As) se přidávají do křemíku s vysokou čistotou pro polovodiče typu n. Tyto nečistoty se nazývají dárci. Energetická hladina dárce je umístěna v blízkosti vodivého pásma, to znamená, že energetická mezera je malá. Poté jsou elektrony na této energetické úrovni snadno excitovány do vodivého pásma a přispívají k vodivosti.

na druhé straně trojmocný Bor (B) atd. se přidává do polovodiče typu p. Tomu se říká akceptor. Energetická úroveň akceptoru je blízká valenčnímu pásmu. Protože zde nejsou žádné elektrony, jsou zde vzrušeny elektrony ve valenčním pásmu. Výsledkem je vytvoření otvorů ve valenčním pásmu, což přispívá k vodivosti.