半导体材料的导电性质具有以下核心特征，这些特性使其在电子器件中具有不可替代的作用：

1. 电导率介于导体与绝缘体之间

• 典型范围：电阻率约 (10^{-5}) \sim (10^7) Ω·m（导体如铜为 (10^{-8}) Ω·m，绝缘体如玻璃为 (10^{10}) \sim (10^{14}) Ω·m）。
• 原因：由禁带宽度（Band Gap）决定（通常 0.1-2.5 eV），电子需获得能量才能从价带跃迁至导带。

2. 温度敏感性

• 负温度系数：电阻随温度升高而降低（与金属相反）。例如，硅在温度每升10°C时电导率可翻倍。
• 机理：温度升高→价带电子获得热能→跃迁至导带→载流子（电子和空穴）浓度增加。

3. 掺杂可控性

• N型半导体：掺入五价杂质（如磷、砷），提供自由电子（多子为电子）。
• P型半导体：掺入三价杂质（如硼、铟），形成空穴（多子为空穴）。
• 载流子浓度调节：通过控制掺杂浓度，电导率可变化 (10^3) 倍以上。

4. 光/电场响应

• 光敏性：光照使价带电子跃迁至导带（如太阳能电池、光电探测器）。
• 场效应：外加电场可调制载流子浓度（如场效应晶体管）。

5. 双向载流子导电

• 同时存在电子（-）和空穴（+）两种载流子，导电机制为双极性输运。

6. 整流效应

• PN结特性：P型与N型结合时形成耗尽区，实现单向导电（二极管、晶体管基础）。

关键物理解释

半导体区别于导体的本质在于其禁带宽度（(E_g)）：

• 导体：禁带宽度为0，电子自由移动。
• 绝缘体：禁带宽度大（>5 eV），电子难以跃迁。
• 半导体：中等禁带宽度，热、光、电激励可使电子跃迁。

应用意义

这些特性使半导体成为现代电子技术的核心：

• 温度敏感→ 热敏传感器
• 掺杂可控→ 定制化器件（如CPU中的晶体管）
• 光响应→ 太阳能电池、CCD摄像头
• 整流特性→ 集成电路、功率转换

典型半导体材料包括硅（Si）、锗（Ge）以及化合物半导体（如GaAs、SiC），它们通过精确的掺杂和能带工程满足不同应用需求。