1.1 半導體材料
硅器件在室溫下有較佳的特性，且高品質的硅氧化層可由熱氧化的方式生長，價格低廉，豐度僅次于氧，工藝發展最為完善。
砷化鎵適用于高速和光電器件。
1.2 基本晶體結構
晶格：晶體中原子的周期性排列
Si、Ge金剛石結構（兩個面心立方沿對角線），共價鍵、正四面體
只有釙（polonium）屬于簡立方結構
密度=每立方厘米中的原子數x每摩爾原子質量/阿伏伽德羅常數
密勒指數定義：
①找出晶面在直角坐標系中三個坐標軸上的截距（以晶格常數為單位）
②取三個截距值的倒數，并將其化為最小的整數比
③將此結果以“（hkl）”表示，即為這個晶面的密勒指數
1.3 共價鍵
一個自由電子產生的同時，會在共價鍵中留下一個空位，這個空位可以由鄰近的一個價電子填充，從而產生空位的移動，可以把這個空位抽象成類似于電子的一種粒子，這種虛構的粒子稱為空穴。
1.4 能帶
Si禁帶寬度1.12eV，對應波長nm
如果導帶底位于p=0處，這意味著晶體中電子的有效質量在每個晶向上都是相同的，同時，這也表明電子的運動情況與晶向無關。如果導帶底位于，那么晶體中電子的特性在不同晶向上是不統一的。一般來說，極性（含部分離子鍵特性）半導體中，導帶底傾向于出現在p=0處，這與晶格結構以及價鍵的離子性成分所占比例有關。
間接帶隙需能量Eg，動量
Pc
發光管二極管和半導體激光器需要直接帶隙半導體高效地產生光子。
1.5 本征載流子濃度
載流子：參與導電的電子和空穴
產生：①本征激發：電子從價帶躍遷到導帶，形成導帶電子和價帶空穴。
? ? ? ? ?? ②雜質電離：當電子從施主能級躍遷到導帶時產生導帶電子，當電子從價帶激發到受主能級時產生價帶空穴。
當半導體的溫度大于絕對零度時，就有電子從價帶激發到導帶中，同時，價帶中產生空穴，這就是本征激發，電子、空穴成對出現。
當半導體中的雜質數量遠小于由熱激發產生的電子和空穴時，這種半導體稱為本征半導體。
本征半導體中的電子濃度（即單位體積中的電子數），首先計算能量內的電子濃度。濃度n(E)由單位體積內允許的能態密度N（E）*電子占據此能量范圍的幾率F（E）的乘積得出。
? ? ? ，n的單位
，N（E）單位
一個電子占據能量為E的能態的幾率可由費米狄拉克分布函數得出：
k是玻爾茲曼常數，T是以開爾文為單位的絕對溫度，費米能級是電子占據率為1/2時的能級能量。
對于本征半導體而言，導帶中每單位體積的電子數與價帶中每單位體積的空穴數相同；即n=p=ni，ni稱為本征載流子濃度。
一定的半導體材料，其本征載流子濃度ni隨溫度上升而迅速增加；不同的半導體材料在同一溫度下，Eg越大，ni越小。
1.6 施主與受主
空穴是由于電子缺失產生的帶正電荷的“準粒子”。
有效雜質濃度是經過補償之后，半導體中的凈雜質濃度。
當半導體被摻入雜質時，半導體變成非本征的（extrinsic），而且被引入了雜質能級。
雜質原子成為晶格中的缺陷，破壞了晶格的周期性，帶隙內出現了原先被禁止的能級，換句話說，雜質原子將在帶隙中引入一個或多個能級。
非簡并半導體：費米能級至少比Ev高3kT，或比Ec低3kT。
簡并半導體：當摻雜濃度等于或高于相應的導帶或價帶有效態密度時，對于很高摻雜的n型或p型半導體，費米能級將高于Ec或低于Ev，這種半導體是簡并半導體。高摻雜的重要特點是禁帶寬度變窄效應。
完全電離情況下：電子濃度為,
同理，完全電離情況下：空穴濃度為，
以本征載流子濃度ni及本征費米能級Ei來表示電子和空穴濃度：
熱平衡情況下，上式對于本征和非本征、非簡并半導體都適用。
當溫度上升時，費米能級接近本征能級，即半導體變得本征化。
在低溫時，晶體中的熱激發不足以電離所有的施主雜質，有些電子被“凍結（frozen）”在施主能級中，因此電子濃度小于施主濃度。溫度上升之后，施主雜質能夠完全電離（n=Nd），當溫度繼續上升，電子濃度在一段很寬的溫度范圍內保持恒定，這段區域被稱為非本征區，然而，當溫度繼續上升至某一溫度值時，本征載流子濃度將增加得與施主濃度可比。超過此溫度后，半導體將本征化，本征化的溫度取決于雜質濃度和禁帶寬度。
