一、半导体的起源
1946年1月，彼时新中国尚未成立，国共还处在内战的关键时刻，远在太平洋彼岸的美国BELL实验室正式成立了一个半导体研究小组，小组内有3名核心成员，分别是Schokley、Bardeen和Brattain，俗称“晶体管三剑客”。
三剑客有自己的研究优势，Bardeen提出了表面态理论，Schokley给出了实现放大器的基本设想，Brattain设计了实验。
在三剑客成立的次年，1947年巴丁(Bardeen)和布莱登(Brattain)发明了点接触(point‒contact)晶体管。接着在1949年肖克莱(Shockley)发表了关于p‒n结和双极型晶体管的经典论文。有史以来的第一个晶体管中，在三角形石英晶体底部的两个点接触是由相隔50μm的金箔线压到半导体表面做成的，所用的半导体材料为锗；当一个接触正偏(forward biased，即对于第三个端点加正电压)，而另一个接触反偏(reverse biased)时，可以观察到把输入信号放大的晶体管行为(transistor action)。
双极型晶体管是一个关键的半导体器件，它把人类文明带进了现代电子时代，轰动世界的半导体革命开始了…
此时出现了一个新名称——晶体管。
我们还常听说一个词——集成电路【Integrated Circuit：IC】，晶体管和集成电路是什么关系呢？
集成电路是通过一系列特定的平面制造工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连关系，“集成”在一块半导体单晶片上，并封装在一个保护外壳内，能执行特定的功能复杂电子系统。
晶体管是集成电路的组成单元，它的发明加速了半导体行业的发展。
二、什么是半导体？
半导体的概念是从材料的导电性来描述的，自然界中一切物体，按导电性分为三类：导体、半导体、绝缘体。
生活中我们接触到的物体，要么导电、要么不导电、要么在特定条件下导电。
从电阻的角度来看，就是下面这张图：
绝缘体: 电导率很低，约介于20E-18S/cm-E-8S/cm，如熔融石英及玻璃；
导 体：电导率较高，介于10E4S/cm-10E6S/cm，如铝、银等金属；
半导体：电导率则介于绝缘体及导体之间。
为什么这种导电率不稳定的物质却受到了广泛的关注和应用呢？因为半导体易受温度、光照、磁场及微量杂质原子的影响。半导体材料在外界的刺激下，材料性能发生改变，正是半导体的这种对电导率的高灵敏度特性使半导体成为各种电子应用中最重要的材料之一。
三、半导体的分类
半导体按照材料的类型可分为：
(1) 元素半导体：硅(Si)、锗(Ge)
硅、锗都是由单一原子所组成的元素半导体，均为周期表第IV族元素。20世纪50年代初期，锗曾是最主要的半导体材料；60年代初期以后，硅已取代锗成为半导体制造的主要材料，主要原因为硅器件在室温下有较佳的特性，高品质的硅氧化层可由热生长的方式产生，成本低；硅含量占地表的25%，仅次于氧，储量丰富。
(2) 化合物半导体：砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等。
化合物半导体可以根据组成元素的多少进一步细分为：
(a) 二元化合物半导体：
由两种元素组成，比如常见的：
IV－IV族元素化合物半导体：碳化硅(SiC)；
III－V族元素化合物半导体：砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)等；
II－VI族元素化合物半导体：氧化锌(ZnO)、硫化锌(ZnS)、碲化镉(CdTe)等；
IV－VI族元素化合物半导体：硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)、碲化铅(PbTe)；
(b) 三元化合物半导体，由三种元素组成，比如：
由III族元素铝(Al)、镓(Ga)及V族元素砷(As)所组成的合金半导体AlxGa(1-x)As即是一种三元化合物半导体。
(c) 多元化合物半导体：由三种及以上元素组成。
具有AxB(1-x)CyD(1-y)形式的四元化合物半导体可由许多二元及三元化合物半导体组成。例如，四元化合物GaxIn(1-x)AsyP(1-y)合金半导体是由磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)及砷化镓(GaAs)所组成。
半导体分类见下图：
四、为什么硅可作为半导体材料？
硅在元素周期表中排列第14位，最外层有4个电子，下图是硅晶体结构图以及电子排布情况。每个硅原子在外围轨道有四个电子，分别与周围4个原子共用4对电子。这种共用电子对的结构称为共价键(covalent bonding)。每个电子对组成一个共价键。
低温时，电子分别被束缚在四面体晶格中，因此无法作电的传导。但在高温时，热振动可以打断共价键。当一些键被打断时，所产生的自由电子可以参与电的传导。而一个自由电子产生时，会在原处产生一个空缺。此空缺可由邻近的一个电子填满，从而产生空缺位置的移动，并可被看作与电子运动方向相反的正电荷，称为空穴(hole)。半导体中可移动的电子与空穴统称为载流子。
下图中是空穴移动的过程：
我们知道半导体晶圆是硅元素组成的，硅原子按照晶体生产的方式长呈有序排列，从平面的角度来看硅原子的排列是这样的：
从立体的角度看硅原子的排列是这样的：
这种原子按照周期性排列的方式称为晶体结构。
