सेमीकंडक्टर उद्योग मुख्य रूप से एकीकृत सर्किट, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, संचार प्रणाली, फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन, प्रकाश अनुप्रयोग, उच्च-शक्ति बिजली रूपांतरण और अन्य क्षेत्रों पर केंद्रित है। प्रौद्योगिकी या आर्थिक विकास की दृष्टि से अर्धचालकों का महत्व बहुत अधिक है
आज अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद, जैसे कंप्यूटर, मोबाइल फोन, या डिजिटल रिकॉर्डर, उनकी मुख्य इकाइयों के रूप में अर्धचालकों के साथ बहुत करीबी रिश्ता रखते हैं। सामान्य अर्धचालक सामग्रियों में सिलिकॉन, जर्मेनियम, गैलियम आर्सेनाइड आदि शामिल हैं। विभिन्न अर्धचालक सामग्रियों में, सिलिकॉन व्यावसायिक अनुप्रयोगों में सबसे प्रभावशाली है।
अर्धचालक कमरे के तापमान पर कंडक्टर और इंसुलेटर के बीच चालकता वाली सामग्री को संदर्भित करते हैं। रेडियो, टेलीविज़न और तापमान माप में इसके व्यापक अनुप्रयोग के कारण, सेमीकंडक्टर उद्योग में विशाल और लगातार बदलती विकास क्षमता है। अर्धचालकों की नियंत्रणीय चालकता तकनीकी और आर्थिक दोनों क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
सेमीकंडक्टर उद्योग की अपस्ट्रीम आईसी डिजाइन कंपनियां और सिलिकॉन वेफर विनिर्माण कंपनियां हैं। आईसी डिजाइन कंपनियां ग्राहकों की जरूरतों के अनुसार सर्किट आरेख डिजाइन करती हैं, जबकि सिलिकॉन वेफर निर्माता कंपनियां कच्चे माल के रूप में पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का उपयोग करके सिलिकॉन वेफर्स का निर्माण करती हैं। मिडस्ट्रीम आईसी निर्माण कंपनियों का मुख्य कार्य आईसी डिजाइन कंपनियों द्वारा डिजाइन किए गए सर्किट आरेखों को सिलिकॉन वेफर विनिर्माण कंपनियों द्वारा निर्मित वेफर्स में ट्रांसप्लांट करना है। पूर्ण किए गए वेफर्स को पैकेजिंग और परीक्षण के लिए डाउनस्ट्रीम आईसी पैकेजिंग और परीक्षण कारखानों में भेजा जाता है।
प्रकृति में पदार्थों को उनकी चालकता के आधार पर तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: चालक, कुचालक और अर्धचालक। सेमीकंडक्टर सामग्री कमरे के तापमान पर प्रवाहकीय और इन्सुलेट सामग्री के बीच चालकता के साथ एक प्रकार की कार्यात्मक सामग्री को संदर्भित करती है। चालन दो प्रकार के आवेश वाहकों, इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के उपयोग के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। कमरे के तापमान पर विद्युत प्रतिरोधकता आम तौर पर 10-5 और 107 ओम · मीटर के बीच होती है। आमतौर पर, बढ़ते तापमान के साथ प्रतिरोधकता बढ़ती है; यदि सक्रिय अशुद्धियों को प्रकाश या विकिरण के साथ जोड़ा या विकिरणित किया जाता है, तो विद्युत प्रतिरोधकता परिमाण के कई आदेशों से भिन्न हो सकती है। सिलिकॉन कार्बाइड डिटेक्टर का निर्माण 1906 में किया गया था। 1947 में ट्रांजिस्टर के आविष्कार के बाद, सामग्री के एक स्वतंत्र क्षेत्र के रूप में अर्धचालक सामग्री ने काफी प्रगति की है और इलेक्ट्रॉनिक उद्योग और उच्च तकनीक क्षेत्रों में अपरिहार्य सामग्री बन गई है। अर्धचालक सामग्रियों की चालकता उनकी विशेषताओं और मापदंडों के कारण कुछ सूक्ष्म अशुद्धियों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती है। उच्च शुद्धता वाले अर्धचालक पदार्थों को आंतरिक अर्धचालक कहा जाता है, जिनमें कमरे के तापमान पर उच्च विद्युत प्रतिरोधकता होती है और बिजली के खराब संवाहक होते हैं। उच्च शुद्धता वाले अर्धचालक सामग्रियों में उचित अशुद्धियाँ जोड़ने के बाद, अशुद्धता परमाणुओं द्वारा प्रवाहकीय वाहक प्रदान करने के कारण सामग्री की विद्युत प्रतिरोधकता बहुत कम हो जाती है। इस प्रकार के डोप्ड सेमीकंडक्टर को अक्सर अशुद्धता सेमीकंडक्टर के रूप में जाना जाता है। अशुद्धता अर्धचालक जो चालकता के लिए चालन बैंड इलेक्ट्रॉनों पर निर्भर होते हैं उन्हें एन-प्रकार अर्धचालक कहा जाता है, और जो वैलेंस बैंड होल चालकता पर निर्भर होते हैं उन्हें पी-प्रकार अर्धचालक कहा जाता है। जब विभिन्न प्रकार के अर्धचालक संपर्क में आते हैं (पीएन जंक्शन बनाते हैं) या जब अर्धचालक धातुओं के संपर्क में आते हैं, तो इलेक्ट्रॉन (या छेद) एकाग्रता में अंतर के कारण प्रसार होता है, जिससे संपर्क बिंदु पर अवरोध बनता है। इसलिए, इस प्रकार के संपर्क में एकल चालकता होती है। पीएन जंक्शनों की यूनिडायरेक्शनल चालकता का उपयोग करके, विभिन्न कार्यों वाले अर्धचालक उपकरण बनाए जा सकते हैं, जैसे डायोड, ट्रांजिस्टर, थाइरिस्टर इत्यादि। इसके अलावा, अर्धचालक सामग्रियों की चालकता गर्मी, प्रकाश जैसी बाहरी स्थितियों में परिवर्तन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती है। बिजली, चुंबकत्व आदि। इसके आधार पर सूचना रूपांतरण के लिए विभिन्न संवेदनशील घटकों का निर्माण किया जा सकता है। अर्धचालक सामग्रियों के विशिष्ट मापदंडों में बैंडगैप चौड़ाई, प्रतिरोधकता, वाहक गतिशीलता, गैर-संतुलन वाहक जीवनकाल और अव्यवस्था घनत्व शामिल हैं। बैंडगैप की चौड़ाई अर्धचालक की इलेक्ट्रॉनिक स्थिति और परमाणु विन्यास द्वारा निर्धारित की जाती है, जो परमाणुओं में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के लिए आवश्यक ऊर्जा को दर्शाती है जो इस सामग्री को बाध्य अवस्था से मुक्त अवस्था में उत्तेजित करने के लिए बनाती है। विद्युत प्रतिरोधकता और वाहक गतिशीलता किसी सामग्री की चालकता को दर्शाती है। गैर-संतुलन वाहक जीवनकाल बाहरी प्रभावों (जैसे प्रकाश या विद्युत क्षेत्र) के तहत गैर-संतुलन अवस्था से संतुलन अवस्था में संक्रमण करने वाले अर्धचालक सामग्रियों में आंतरिक वाहक की विश्राम विशेषताओं को दर्शाता है। अव्यवस्था क्रिस्टल में सबसे आम प्रकार का दोष है। अव्यवस्था घनत्व का उपयोग अर्धचालक एकल क्रिस्टल सामग्री की जाली अखंडता की डिग्री को मापने के लिए किया जाता है, लेकिन अनाकार अर्धचालक सामग्री के लिए, यह पैरामीटर मौजूद नहीं है। अर्धचालक सामग्रियों के विशिष्ट पैरामीटर न केवल अर्धचालक सामग्रियों और अन्य गैर अर्धचालक सामग्रियों के बीच अंतर को प्रतिबिंबित कर सकते हैं, बल्कि इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि वे विभिन्न अर्धचालक सामग्रियों और यहां तक कि विभिन्न स्थितियों में एक ही सामग्री की विशेषताओं में मात्रात्मक अंतर को प्रतिबिंबित कर सकते हैं।
