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在自然界中存在着各种物质，它们的导电性能各不相同。按其导电能力的强弱，可以分为三大类：导体、半导体和绝缘体。
我们常用的半导体材料是硅（Si）或锗（Ge），其导电性能介于导体和绝缘体之间。把完全纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体。硅在元素周期表中是14号，最外层原子轨道上的电子是4个，极易与相邻原子的电子形成共价键，这些价电子因束缚不能自由移动，此时不能导电，相当于绝缘体。但在受到热或光的激发时，少数电子获得能量挣脱束缚而成为自由电子，原来位置处就会少一个束缚电子形成“空穴”，这个空穴又可能被相邻原子中的价电子填充。这就构成了束缚电子的导电形式。
这种现象和影剧院中的情形很相似。如果前面座位走了一位观众，出现了一个空位，后面的人就会填补空位向前就座，这样座位的人依次向前了，而空位却从前面移到了后面。
由此不难理解：束缚电子的运动就相当于空穴向相反方向运动。因此，这种导电又可以称为空穴导电。于是我们可以得出结论：半导体的主要导电形式有两种，即电子导电和空穴导电（或称为两种载流子）。
在实际应用中，为了加强半导体的导电性能，往往会采用特殊工艺在本征半导体中掺入适量的杂质，从而形成杂质半导体。根据掺入杂质的不同，杂质半导体有N型（电子型）和P型（空穴型）两种。
1．P型半导体
在本征半导体中掺入适量的三价元素杂质，如硼或铟，就形成了P型半导体。在P型半导体中，自由电子少，空穴多，因此是以空穴导电为主。
2．N型半导体
在本征半导体中掺入适量的五价元素杂质，如磷或锑，就形成了N型半导体。在N型半导体中，自由电子多，空穴少，因此是以自由电子导电为主。
3．PN结
单纯的一个P型半导体或N型半导体，在电路中的作用仅相当于一个电阻。但若在同一块本征半导体中，使一部分成为P型，另一部分成为N型，将会怎样呢？
由于N型中电子多，而P型中空穴多，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。于是就会在交界处形成这样一个区域（如图3-1所示）：N区一侧留下一些不能移动的带正电的杂质离子，P区一侧留下一些不能移动的带负电的杂质离子，我们就把这个区域称为PN结。
图3-1 PN结
PN就好像一个特殊的阀门一样，加上正向电压（P极接正，N极接负）时，其电阻很小，电流几乎可以畅通无阻；而加反向电压时，其电阻很大，电流很难通过。可见，PN结只允许电流单向通过，也就是说，PN结的基本特性是单向导电性（如图3-2所示）。
图3-2 PN结的单向导电性
半导体二极管就是以一个PN结为基础制成的器件。不言而喻，它具有单向导电性能，常用于整流（把交流电变成单向脉冲直流电的过程）和滤波（把一个具有多种成分的电信号中不要的成分过滤掉）。
1．二极管的电路符号
2．半导体二极管的分类
二极管的种类很多，按照不同的分类标准，可以分成不同的类型。图3-3所示是部分常用二极管的电路符号。
图3-3 二极管的电路符号
①按其材料，可分为硅二极管、锗二极管、砷化稼二极管等；
②按其制作工艺，可分为点接触型二极管和面接触型二极管；
③按其用途，可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、发光二极管、光电二极管、开关二极管等；
④按其封状形式，可分为塑封二极管、玻封二极管、金属封二极管等。
3．半导体二极管的特性
描述半导体二极管的端压U与流过它的电流I之间的关系的曲线称为伏安特性曲线，如图3-4所示。
图3-4 伏安特性曲线
（1）正向特性。对应于图3-4中U大于0的曲线段称为正向特性。
（2）反向特性。对应于图3-4中U小于0的曲线段称为反向特性。
（3）图3-4中死区电压也叫“门坎电压”，即克服内电场所需的电压。
（4）当反向电压增加到一定数值时，反向电流剧增，称为二极管反向击穿。普通二极管不允许在击穿状态下工作。
4．稳压二极管
稳压二极管是一种工作在反向击穿区并且当反向电压撤除后其性能仍恢复正常的特殊二极管。
电气符号和典型的伏安特性如图3-5所示。
图3-5 导体二极管的伏安特性曲线
图3-6所示就是一个简单的由稳压管组成的稳压电路
图3-6 稳压电路
（1）假定负载不变，输入电压变化。U i 增加，会引起输出电压U 0 增加，U 0 增加也就是稳压管上的电压增加，I Z 增加，由于I R ＝I Z ＋I L ，I R 增加，R上的电压增加，使得输出电压下降，保证输出电压基本稳定。
（2）假定输入电压不变，负载变化。R L 下降，I L 增加，由于I R ＝I Z ＋I L ，R上的电压增加，使得输出电压下降，但U 0 的下降会同时使I L 下降，也就使得R上的电流连同它上面的电压也跟着下降，结果使得输出电压有所回升，从而保证输出电压基本稳定。
半导体三极管（又称晶体管）是电子电路中一种极其有用的半导体器件，它的放大作用和开关作用是电子电路的重要基础。
1．半导体三极管的结构
半导体三极管是由两个PN结、三个电极组成的，根据PN结组合方式的不同，分为NPN和PNP两种类型，如图3-7所示。
2．半导体三极管的分类
按所用的半导体材料来分，有硅管和锗管；按功率来分，有大功率管和小功率管；按工作频率来分，有高频管和低频管。
图3-7 半导体三极管的结构
3．半导体三极管的特性
半导体三极管的特性，指半导体三极管各电极之间电压与电流的关系曲线，它直观地表达出半导体三极管内部的物理变化规律，描述出半导体三极管的外部特性。输出特性是指当基极电流i B 为常数时，集电极电流i C 与集电极—发射极电压U CE 之间的关系曲线，如图3-8所示。
图3-8 半导体三极管的输出特性
通常输出特性曲线分为三个工作区：截止区、放大区、饱和区。
在数字电路中，三极管通常是作为一个开关来使用的，因此不允许它工作在放大状态，而只能工作在饱和导通状态或截止状态。
4．半导体三极管的极性识别
三极管主要有金属管壳和塑料外壳封装两种，如图3-9所示。
金属管壳封装的三极管极性识别通常有以下几种方法：
（1）管脚排列呈等腰三角形，顶点是b极，有凸出定位销的一边为e极，另一边为c极；
图3-9 半导体三极管的极性识别
（2）管脚排列呈等腰三角形，顶点是b极，有红色点的一边为c极，另一边为e极；
（3）管脚排列呈等腰三角形，顶点与管壳上的红点标记相对应的是c极，与白点相对应的是b极，与绿点相对应的是e极；
（4）管脚排列呈一条直线且距离相等，管壳带红点的一边是e极，中间是c极，另一边是b极；
（5）管脚排列呈一条直线但距离不相等，距离较近的两脚之中靠外的管脚是e极，靠里的是b极，另一边是c极；
（6）对于塑料外壳封装的三极管，可将剖去一个平面或去掉一角的标记朝向自己，则从左至右依次为e极、b极、c极。
场效应晶体管（Field Effect Transistor，缩写为FET）简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子，即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电，因此称为双极型晶体管，而FET仅是由多数载流子参与导电，它与双极型相反，也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
1．场效应管的分类
场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其他电极完全绝缘而得名。目前，在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管，即金属（Metal）—氧化物（Oxid）—半导体（Semiconductor）场效应管，又简称金氧半场效晶体管MOSFET；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。
按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。
场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类（如图3-10所示）。
图3-10 场效应晶体管
2．场效应管的作用
（1）场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。
（2）场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。
（3）场效应管可以用作可变电阻。
（4）场效应管可以方便地用作恒流源。
（5）场效应管可以用作电子开关。
3．场效应管与晶体管的比较
（1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。
（2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件；而晶体管既有多数载流子，也利用少数载流子导电，被称之为双极型器件。
（3）有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。
（4）场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。