تركز صناعة أشباه الموصلات بشكل أساسي على الدوائر المتكاملة، والإلكترونيات الاستهلاكية، وأنظمة الاتصالات، وتوليد الطاقة الكهروضوئية، وتطبيقات الإضاءة، وتحويل الطاقة العالية، وغيرها من المجالات. من منظور التكنولوجيا أو التنمية الاقتصادية، فإن أهمية أشباه الموصلات هائلة
ترتبط معظم المنتجات الإلكترونية اليوم، مثل أجهزة الكمبيوتر أو الهواتف المحمولة أو المسجلات الرقمية، بعلاقة وثيقة جدًا مع أشباه الموصلات باعتبارها وحداتها الأساسية. تشمل مواد أشباه الموصلات الشائعة السيليكون والجرمانيوم وزرنيخيد الغاليوم وما إلى ذلك. ومن بين مواد أشباه الموصلات المختلفة، يعد السيليكون هو الأكثر تأثيرًا في التطبيقات التجارية.
تشير أشباه الموصلات إلى المواد ذات الموصلية بين الموصلات والعوازل في درجة حرارة الغرفة. نظرًا لتطبيقها على نطاق واسع في أجهزة الراديو والتلفزيون وقياس درجة الحرارة، تتمتع صناعة أشباه الموصلات بإمكانات تطوير هائلة ومتغيرة باستمرار. تلعب الموصلية القابلة للتحكم لأشباه الموصلات دورًا حاسمًا في كل من المجالات التكنولوجية والاقتصادية.
الجزء العلوي من صناعة أشباه الموصلات هو شركات تصميم الدوائر المتكاملة وشركات تصنيع رقائق السيليكون. تقوم شركات تصميم الدوائر المتكاملة بتصميم مخططات الدوائر وفقًا لاحتياجات العملاء، بينما تقوم شركات تصنيع رقائق السيليكون بتصنيع رقائق السيليكون باستخدام السيليكون متعدد البلورات كمواد خام. تتمثل المهمة الرئيسية لشركات تصنيع الدوائر المتكاملة في نقل مخططات الدوائر التي صممتها شركات تصميم الدوائر المتكاملة إلى الرقائق المصنعة من قبل شركات تصنيع رقائق السيليكون. يتم بعد ذلك إرسال الرقائق المكتملة إلى مصانع التعبئة والتغليف والاختبار الخاصة بـ IC للتغليف والاختبار.
يمكن تقسيم المواد الموجودة في الطبيعة إلى ثلاث فئات بناءً على موصليتها: الموصلات والعوازل وأشباه الموصلات. تشير المواد شبه الموصلة إلى نوع من المواد الوظيفية ذات الموصلية بين المواد الموصلة والمواد العازلة في درجة حرارة الغرفة. يتم تحقيق التوصيل من خلال استخدام نوعين من حاملات الشحنة والإلكترونات والثقوب. تتراوح المقاومة الكهربائية في درجة حرارة الغرفة بشكل عام بين 10-5 و 107 أوم · متر. عادة، تزداد المقاومة مع زيادة درجة الحرارة؛ إذا تمت إضافة شوائب نشطة أو تعريضها للضوء أو الإشعاع، يمكن أن تختلف المقاومة الكهربائية بعدة أوامر من حيث الحجم. تم تصنيع كاشف كربيد السيليكون في عام 1906. وبعد اختراع الترانزستورات في عام 1947، حققت المواد شبه الموصلة، باعتبارها مجالًا مستقلاً للمواد، تقدمًا كبيرًا وأصبحت مواد لا غنى عنها في الصناعة الإلكترونية ومجالات التكنولوجيا المتقدمة. تعتبر موصلية المواد شبه الموصلة حساسة للغاية لبعض الشوائب النزرة بسبب خصائصها ومعلماتها. تسمى المواد شبه الموصلة ذات النقاء العالي بأشباه الموصلات الجوهرية، والتي لها مقاومة كهربائية عالية في درجة حرارة الغرفة وهي موصلة رديئة للكهرباء. بعد إضافة الشوائب المناسبة إلى مواد شبه موصلة عالية النقاء، تقل المقاومة الكهربائية للمادة بشكل كبير بسبب توفير ناقلات موصلة بواسطة ذرات الشوائب. غالبًا ما يشار إلى هذا النوع من أشباه الموصلات المخدرة باسم أشباه الموصلات الشوائب. تسمى أشباه الموصلات الشائبة التي تعتمد على إلكترونات نطاق التوصيل من أجل التوصيل، بأشباه الموصلات من النوع N، وتسمى تلك التي تعتمد على موصلية ثقب شريط التكافؤ بأشباه الموصلات من النوع P. عندما تتلامس أنواع مختلفة من أشباه الموصلات (تشكل وصلات PN) أو عندما تتلامس أشباه الموصلات مع المعادن، يحدث الانتشار بسبب الاختلاف في تركيز الإلكترون (أو الثقب)، مما يشكل حاجزًا عند نقطة الاتصال. ولذلك، فإن هذا النوع من الاتصال لديه موصلية واحدة. من خلال الاستفادة من الموصلية أحادية الاتجاه لوصلات PN، يمكن صنع أجهزة أشباه الموصلات ذات وظائف مختلفة، مثل الثنائيات والترانزستورات والثايرستور وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، فإن موصلية المواد شبه الموصلة حساسة للغاية للتغيرات في الظروف الخارجية مثل الحرارة والضوء الكهرباء والمغناطيسية وما إلى ذلك. وبناءً على ذلك، يمكن تصنيع مكونات حساسة مختلفة لتحويل المعلومات. تشمل المعلمات المميزة لمواد أشباه الموصلات عرض فجوة النطاق، والمقاومة، وحركة الموجة الحاملة، وعمر الموجة الحاملة غير المتوازنة، وكثافة الخلع. يتم تحديد عرض فجوة النطاق من خلال الحالة الإلكترونية والتكوين الذري لأشباه الموصلات، مما يعكس الطاقة المطلوبة لإلكترونات التكافؤ في الذرات التي تشكل هذه المادة لإثارة من الحالة المرتبطة إلى الحالة الحرة. تعكس المقاومة الكهربائية وحركة الناقل موصلية المادة. يعكس عمر الناقل غير المتوازن خصائص الاسترخاء للناقلات الداخلية في مواد أشباه الموصلات التي تنتقل من حالة عدم التوازن إلى حالة التوازن تحت التأثيرات الخارجية (مثل الضوء أو المجال الكهربائي). الخلع هو النوع الأكثر شيوعًا من العيوب في البلورات. يتم استخدام كثافة التفكك لقياس درجة سلامة الشبكة للمواد البلورية المفردة شبه الموصلة، ولكن بالنسبة لمواد أشباه الموصلات غير المتبلورة، فإن هذه المعلمة غير موجودة. لا يمكن أن تعكس المعلمات المميزة لمواد أشباه الموصلات الاختلافات بين مواد أشباه الموصلات وغيرها من المواد غير شبه الموصلة فحسب، بل الأهم من ذلك أنها يمكن أن تعكس الاختلافات الكمية في خصائص مواد أشباه الموصلات المختلفة وحتى نفس المادة في مواقف مختلفة.
