半导体材料
什么叫半导体材料有哪些
什么叫半导体材料有哪些半导体材料是一类具有介于导体和绝缘体之间的电学性质的材料。
它们在电力分配、发光二极管（LED）等领域中发挥着重要作用。
半导体在当今的数字电子设备和信息技术领域中扮演了关键角色。
半导体材料的分类1.硅(Si)：硅是最常用的半导体材料之一，广泛应用于电子器件制造。
其原子结构稳定，制备成本相对较低，且具有良好的半导体性能。
2.锗(Ge)：锗也是一种常见的半导体材料，通常在高温下运行，用于特定领域的应用，如红外检测。
3.砷化镓(GaAs)：砷化镓属于III-V族化合物半导体，具有较高的电子迁移率和较高的截止频率，适用于射频和微波器件。
4.氮化镓(GaN)：氮化镓是一种宽禁带半导体，用于制造高功率、高频率的微波和光电子器件。
5.磷化铟(InP)：磷化铟是一种重要的III-V族化合物半导体材料，适用于光电子器件制造。
6.硒化锌(ZnSe)：硒化锌是一种II-VI族化合物半导体，用于制造光学器件和蓝光LED。
半导体材料的特性半导体材料具有以下特性：1.导电性可控：通过掺杂和半导体材料的特殊结构，可以调控其导电性质，从而制造出各种类型的电子器件。
2.光电性能：部分半导体材料具有光电转换特性，可用于制造太阳能电池、LED等光电子器件。
3.带隙：半导体材料具有一定大小的能带隙，使其在特定条件下能够导电，但又不会像金属那样导电性过高。
4.热稳定性：部分半导体材料在高温下能够保持稳定性，适用于高温环境下的应用。
总的来说，半导体材料在现代电子行业中具有重要的地位，而不同种类的半导体材料具有不同的特性和应用范围。
通过不断地研究和创新，半导体材料的性能和应用领域将会不断扩大和深化。
半导体材料的简介
半导体材料的简介一、引言半导体材料是一类特殊的材料，具有介于导体和绝缘体之间的特性。
它在现代电子技术中扮演着重要的角色。
本文将介绍半导体材料的定义、性质、种类以及在各个领域中的应用。
二、定义和性质2.1 定义半导体材料是一种具有能带间隙的固体材料，其导电性介于导体和绝缘体之间。
半导体的导电性主要由载流子（电子和空穴）的运动决定。
2.2 性质1.导电性：半导体的电导率介于导体和绝缘体之间，它能在外加电场或热激发下传导电流。
2.温度特性：半导体的电导率随温度的变化而变化，通常是随温度的升高而增加。
三、半导体材料的种类3.1 元素半导体元素半导体是由单一元素构成的半导体材料，常见的有硅（Si）和锗（Ge）。
3.2 化合物半导体化合物半导体是由两个或更多的元素组合而成的半导体材料，例如砷化镓（GaAs）和磷化氮（GaN）。
3.3 合金半导体合金半导体是由不同元素的合金构成的半导体材料，合金的成分可以调节材料的性质。
四、半导体材料的应用4.1 电子器件半导体材料是制造各种电子器件的重要材料，如晶体管、二极管和集成电路。
这些器件被广泛应用于电子设备、通信系统等领域。
4.2 光电子学半导体材料在光电子学中有重要应用，例如激光器、光电二极管和太阳能电池。
这些器件利用半导体材料的光电转换特性，将光能转化为电能或反之。
4.3 光通信半导体材料广泛应用于光通信领域，如光纤通信和光学传感器。
半导体激光器和光电探测器在光通信中起到关键作用。
4.4 光储存半导体材料在光存储技术中发挥重要作用，如CD、DVD等光盘的制造。
这些光存储介质利用半导体材料的光电转换和可擦写性能来实现信息存储与读取。
五、总结半导体材料是一类具有重要应用价值的材料，广泛应用于电子器件、光电子学、光通信和光存储等领域。
随着科技的不断发展，对新型半导体材料的研究和应用也在不断推进。
通过不断探索和创新，半导体材料有望在未来的科技发展中发挥更加重要的作用。
参考文献1.Bhuyan M., Sarma S., Duarah B. (2018) [Introduction toSemiconductor Materials]( In: Introduction to Materials Science and Engineering. Springer, Singapore.。
半导体材料有哪些
半导体材料有哪些半导体材料按应用环节划分，可分为前端晶圆制造材料和后端封装材料两大类。
主要的晶圆制造材料包括：硅片、电子特气、光刻胶及配套试剂、湿电子化学品、抛光材料、靶材、光掩膜版等；主要的封装材料包括：引线框架、封装基板、陶瓷材料、键合金丝、切割材料等。
根据SEMI数据，2020年全球晶圆制造材料中，硅片占比最高，为35%；电子气体排名第2，占比13%；掩膜版排名第3，占比12%，光刻胶占比6%；光刻胶配套材料占比8% ；湿电子化学品占比7%；CMP抛光材料占比6%；靶材占比2%。
封装材料中，封装基板占比最高，为48%；引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯片粘接材料分列第2-6 名，占比分别为15%、15%、10%、6%和3%。
1 半导体硅片：根据制造工艺分类，半导体硅片主要可以分为抛光片、外延片与以SOI硅片为代表的高端硅基材料。
单晶硅锭经过切割、研磨和抛光处理后得到抛光片。
抛光片经过外延生长形成外延片，抛光片经过氧化、键合或离子注入等工艺处理后形成SOI硅片。
按照尺寸分类，半导体硅片的尺寸（以直径计算）主要包括23mm、25mm、28mm、50mm（2 英寸）、75mm（3 英寸）、100mm（4 英寸）、125mm（5 英寸）、150mm（6 英寸）、200mm（8 英寸）与300mm （12 英寸）等规格。
目前全球半导体硅片以12英寸为主，2020 年全球硅片12英寸占比69%，8英寸占比24%，6英寸及以下占比7%。
根据头豹研究院数据，12英寸对应3-90nm制程，产品包括手机SoC、CPU、GPU、存储、通信、FPGA、MCU、WiFi/蓝牙等；8英寸对应90nm-0.25μm制程，产品包括汽车MCU、射频、指纹识别、电源管理、功率、LED驱动等；6 英寸对应0.35μm -1.2μm制程，产品包括MOSFET、IGBT、MEMS等。
（1）半导体硅片竞争格局2020年，全球前五大半导体硅片企业信越化学、SUMCO、Siltronic、环球晶圆、SKSiltron合计销售额109.16亿美元，占全球半导体硅片行业销售额比重高达89.45%。
常用半导体材料
常用半导体材料
半导体材料是指介于导体和绝缘体之间的材料，具有导电能力的材料。
常用的半导体材料包括硅（Si）、锗（Ge）、氮化镓（GaN）、砷化镓（GaAs）等。
这些材料在电子器件中有着
广泛的应用。
硅是最常见的半导体材料，广泛应用于集成电路（IC）、太阳能电池、光电器件等领域。
硅具有良好的热稳定性、机械强度和可加工性，制备工艺成熟，成本相对较低，是目前集成电路工业所采用的主要材料。
锗是一种重要的半导体材料，具有较高的载流子迁移率和较小的禁带宽度，适用于高速电子器件的制备。
锗晶体的熔点较低，可以直接生长单晶，用于制备高频收发器、微波器件等。
氮化镓是一种宽禁带半导体材料，主要用于制作高亮度发光二极管（LED）和激光器。
氮化镓具有较大的能带隙，能够发射出可见光甚至紫外光，具有优异的光电性能和较长的寿命。
砷化镓是一种III-V族半导体材料，具有优异的电子和光电性能，适用于高速电子器件、光电器件等领域。
砷化镓的电子迁移率较高，适用于高频器件的制备，而其能带结构可以制作高效的太阳能电池。
除了以上几种常用的半导体材料，还有许多其他材料也具有半导体性质，如砷化磷（GaP）、碲化锌（ZnTe）、硒化镉（CdSe）等。
这些半导体材料在不同的应用领域具有独特的
优势，被广泛应用于电子、光电、信息、能源等高科技领域。
总之，半导体材料是现代科技领域中不可缺少的重要材料，对于电子器件的发展和应用起着关键作用。
随着科技的进步，新的半导体材料也将不断涌现，进一步推动各个领域的发展。
半导体材料有哪些
半导体材料有哪些半导体材料是一类介于导体和绝缘体之间的材料，具有独特的电学和光学性质，被广泛应用于电子器件、光电子器件、太阳能电池等领域。
半导体材料的种类繁多，常见的半导体材料包括硅、砷化镓、氮化镓、碳化硅等。
下面将对这些常见的半导体材料进行介绍。
硅（Si）。
硅是最常见的半导体材料，其晶体结构稳定，制备工艺成熟，价格相对较低。
硅材料广泛应用于集成电路、太阳能电池、光电子器件等领域。
同时，硅材料的性能也在不断提升，如多晶硅、单晶硅等新型硅材料的研究和应用不断推进。
砷化镓（GaAs）。
砷化镓是一种III-V族化合物半导体材料，具有较高的电子迁移率和较小的能隙，适用于高频器件和光电子器件。
砷化镓材料在微波通信、激光器、光电探测器等领域有着重要的应用。
氮化镓（GaN）。
氮化镓是一种III-V族化合物半导体材料，具有较大的能隙和较高的电子迁移率，适用于高功率、高频率的器件。
氮化镓材料被广泛应用于LED照明、激光器、功率器件等领域，并在照明、通信、医疗等领域展现出巨大的市场潜力。
碳化硅（SiC）。
碳化硅是一种宽禁带半导体材料，具有优异的热稳定性、耐辐照性和高电场饱和漂移速度，适用于高温、高压、高频的电子器件。
碳化硅材料在电力电子、汽车电子、新能源领域有着广阔的应用前景。
除了上述常见的半导体材料外，还有许多新型半导体材料在不断涌现，如氮化铝镓、氮化铟镓、铜铟镓硒等化合物半导体材料，以及石墨烯、硒化铟、氧化铟锡等新型二维材料，它们在光电子器件、柔性电子器件、传感器等领域展现出独特的优势和潜力。
总的来说，半导体材料的种类繁多，每种材料都具有独特的性能和应用优势。
随着科技的不断进步和创新，新型半导体材料的研究和应用将会不断拓展，为电子信息、能源、医疗等领域的发展带来更多可能性。
什么是半导体材料
什么是半导体材料
半导体材料是一种在电性能上介于导体和绝缘体之间的材料。
这种特殊材料的电子态介于导体和绝缘体之间，具有晶体结构并且在固态物质中广泛应用。
半导体材料具有许多独特的电学和光学性质，使得它在现代电子器件中扮演着重要的角色。
半导体材料的电导率通常随温度和掺杂杂质浓度的变化而变化，这种特性使得它们可以被用作电子器件的基础材料。
半导体材料的孤对电子能带结构对其电学性质起着关键作用。
在这种材料中，价带是指带有价电子的最高能级，而导带是指带有自由电子的最低能级。
两个带之间的能隙决定了材料电导率的大小。
通过控制材料成分和制备工艺，可以调节半导体材料的电导率和光吸收特性，以满足不同应用的需求。
半导体材料在各种电子器件中都有广泛的应用，例如二极管、场效应晶体管、光伏电池和激光器等。
通过不同的工艺和设计，可以将半导体材料制成各种功能强大的电子器件，从而推动科学技术的发展。
总的来说，半导体材料是一种具有独特电学性质的材料，其电子态介于导体和绝缘体之间。
通过控制材料结构和成分，可以调节半导体材料的电学性质，使其在各种电子器件中发挥关键作用，推动现代科技的发展。
半导体材料的概念
半导体材料的概念半导体是指具有半导体特性的材料，它们在导电性能上介于导体和绝缘体之间。
半导体材料在电子、通信、能源、医疗等领域有着广泛的应用。
本文将介绍半导体材料的几种主要类型，包括元素半导体、化合物半导体、非晶半导体、有机半导体、金属间化合物、氧化物半导体以及合金与固溶体。
1.元素半导体元素半导体是指只由一种元素组成的半导体材料，如硅、锗等。
其中，硅是最常用和最重要的元素半导体之一，它具有高导电性能、高热导率以及稳定的化学性质，因此在微电子、太阳能电池等领域得到广泛应用。
2.化合物半导体化合物半导体是指由两种或两种以上元素组成的半导体材料，如GaAs、InP等。
这些化合物半导体具有较高的电子迁移率和特殊的能带结构，因此在高速电子器件、光电子器件等领域具有广泛的应用前景。
3.非晶半导体非晶半导体是指没有晶体结构的半导体材料，它们通常由化学气相沉积、物理气相沉积等方法制备。
非晶半导体具有较低的晶格缺陷和较高的电子迁移率，因此在太阳能电池、电子器件等领域得到广泛应用。
4.有机半导体有机半导体是指由有机分子组成的半导体材料，如聚合物的分子晶体、共轭分子等。
有机半导体具有较低的制造成本、较高的柔性和可加工性，因此在柔性电子器件、印刷电子等领域具有广阔的应用前景。
5.金属间化合物金属间化合物是指由两种或两种以上金属元素组成的化合物，如Mg3N2、TiS2等。
这些金属间化合物具有特殊的物理和化学性质，因此在电子器件、催化剂等领域具有潜在的应用价值。
6.氧化物半导体氧化物半导体是指由金属元素和非金属元素组成的氧化物，如ZnO、SnO2等。
这些氧化物半导体具有较高的电子迁移率和稳定性，因此在太阳能电池、电子器件等领域得到广泛应用。
7.合金与固溶体合金与固溶体是指由两种或两种以上的金属或非金属元素组成的混合物，如Ag-Cu合金、Zn-S固溶体等。
这些合金与固溶体具有特殊的物理和化学性质，因此在电子器件、催化剂等领域具有潜在的应用价值。
半导体的主要原材料
半导体的主要原材料
半导体的主要原材料包括：
1. 硅（Silicon）：硅是最常用的半导体材料，因为它具有适合
制造晶体管的特性，如稳定性和可控性。
2. 砷化镓（Gallium Arsenide）：砷化镓是另一种常用的半导
体材料，特别适用于高频和高功率应用，如雷达和通信设备。
3. 砷化磷（Gallium Phosphide）：砷化磷在光电子器件中具有
广泛应用，如光纤通信和光伏电池。
4. 碳化硅（Silicon Carbide）：碳化硅具有优异的热导性和耐
高温特性，因此被广泛应用于高功率电子设备和高温工况下的应用。
5. 硒化铟（Indium Selenide）：硒化铟主要应用于太阳能电池、光传感器和半导体激光器等领域。
6. 砷化铟（Indium Arsenide）和砷化铟磷（Indium Gallium Arsenide）：砷化铟和砷化铟磷在光电子器件中具有重要应用，如光传感器和红外探测器。
7. 氮化镓（Gallium Nitride）：氮化镓在光电子和功率电子器
件中广泛应用，如LED和功率放大器等。
除了以上主要的半导体原材料外，还有一些其他材料如硒化锌（Zinc Selenide）、氮化硼（Boron Nitride）等也被用于特定
的半导体器件制造中。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
半导体维基百科，自由的百科全书跳转到：导航, 搜索汉漢▼显示↓三种导电性不同的材料比较，金属的价带与传导带之间没有距离，因此电子（红色实心圆圈）可以自由移动。
绝缘体的能隙宽度最大，电子难以从价带跃迁至传导带。
半导体的能隙在两者之间，电子较容易跃迁至传导带中。
半导体系指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。
无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。
今日大部分的电子产品，如电脑、移动电话或是数位录放音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。
常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。
材料的导电性是由“传导带”（conduction band）中含有的电子数量决定。
当电子从“价带”（valence band）获得能量而跳跃至“导电带”时，电子就可以在带间任意移动而导电。
一般常见的金属材料其导电带与价电带之间的“能隙”非常小，在室温下电子很容易获得能量而跳跃至导电带而导电，而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至导电带，所以无法导电。
一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间。
因此只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料就能导电。
半导体通过电子传导或电洞传导的方式传输电流。
电子传导的方式与铜线中电流的流动类似，即在电场作用下高度离子化（ionization）的原子将多余的电子向着负离子化程度比较低的方向传递。
电洞导电则是指在正离子化的材料中，原子核外由于电子缺失形成的“空穴”，在电场作用下，空穴被少数的电子补入而造成空穴移动所形成的电流（一般称为正电流）。
材料中载子（carrier）的数量对半导体的导电特性极为重要。
这可以通过在半导体中有选择的加入其他“杂质”（三、五族元素）来控制。
如果我们在纯硅中掺杂（doping）少许的砷或磷（最外层有五个电子），就会多出一个自由电子，这样就形成N型半导体；如果我们在纯硅中掺入少许的硼（最外层有三个电子），就反而少了一个电子，而形成一个电洞（hole），这样就形成P型半导体少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷）。
目录[隐藏]•1概观•2半导体的能带结构o 2.1能量-动量色散•3载子的产生与复合•4半导体的掺杂o 4.1掺杂物o 4.2载子浓度o 4.3掺杂对半导体能带结构的影响•5半导体材料的制造•6应用•7延伸阅读o7.1材料o7.2物理学o7.3工业•8参考资料•9相关条目•10外部链接o10.1半导体行业网站[编辑]概观半导体和绝缘体之间的差异主要来自两者的能带（band）宽度不同半导体和绝缘体之间的差异主要来自两者的能带（band）宽度不同。
绝缘体的能带比半导体宽，意即绝缘体价带中的载子必须获得比在半导体中更高的能量才能跳过能带，进入传导带中。
室温下的半导体导电性有如绝缘体，只有极少数的载子具有足够的能量进入传导带。
因此，对于一个在相同电场下的纯质半导体（intrinsic semiconductor）和绝缘体会有类似的电特性，不过半导体的能带宽度小于绝缘体也意味着半导体的导电性更容易受到控制而改变。
纯质半导体的电气特性可以借由植入杂质的过程而永久改变，这个过程通常称为“掺杂”（doping）。
依照掺杂所使用的杂质不同，掺杂后的半导体原子周围可能会多出一个电子或一个电洞，而让半导体材料的导电特性变得与原本不同。
如果掺杂进入半导体的杂质浓度够高，半导体也可能会表现出如同金属导体般的电性。
在掺杂了不同极性杂质的半导体接面处会有一个内建电场（built-in electric field），内建电场和许多半导体元件的操作原理息息相关。
除了借由掺杂的过程永久改变电性外，半导体亦可因为施加于其上的电场改变而动态地变化。
半导体材料也因为这样的特性，很适合用来作为电路元件，例如晶体管。
晶体管属于主动式的（有源）半导体元件（active semiconductor devices），当主动元件和被动式的（无源）半导体元件（passive semiconductor devices）如电阻器（resistor ）或是电容器（capacitor）组合起来时，可以用来设计各式各样的集成电路产品，例如微处理器。
当电子从传导带掉回价带时，减少的能量可能会以光的形式释放出来。
这种过程是制造发光二极管（light-emitting diode, LED）以及半导体激光（semiconductor laser）的基础，在商业应用上都有举足轻重的地位。
而相反地，半导体也可以吸收光子，透过光电效应而激发出在价带的电子，产生电讯号。
这即是光探测器（photodetector）的来源，在光纤通讯（fiber-optic communications）或是太阳能电池（solar cell）的领域是最重要的元件。
半导体有可能是单一元素组成，例如硅。
也可以是两种或是多种元素的化合物（compound），常见的化合物半导体有砷化镓（gallium arsenide, GaAs）或是磷化铝铟镓（aluminium gallium indium phosphide, AlGaInP）等。
合金（alloy）也是半导体材料的来源之一，如硅锗（silicon-germanium, SiGe）或是砷化镓铝（aluminium gallium arsenide, AlGaAs）等。
Diamantstruktur Diamantstruktur Zinkblendestruktur (Elementarzelle) [编辑]半导体的能带结构更多资料：能带结构半导体中的电子所具有的能量被限制在基态（ground state）与自由电子（free electron）之间的几个“能带”（energy band）里，也就是电子所具备的能量必定为不连续的能阶。
当电子在基态时，相当于此电子被束缚在原子核附近；而相反地，如果电子具备了自由电子所需要的能量，那么就能完全离开此材料。
每个能带都有数个相对应的量子态（quantum state），而这些量子态中，能量较低的都已经被电子所填满。
这些已经被电子填满的量子态中，能量最高的就被称为价带（valence band）。
半导体和绝缘体在正常情况下，几乎所有电子都在价带或是其下的量子态里，因此没有自由电子可供导电。
半导体和绝缘体之间的差异在于两者之间能隙（energy bandgap）宽度不同，亦即电子欲从价带跳入传导带（conduction band）时所必须获得的最低能量不一样。
通常能隙宽度小于3电子伏特（eV）者为半导体，以上为绝缘体。
在绝对零度时，固体材料中的所有电子都在价带中，而传导带为完全空置。
当温度开始上升，高于绝对零度时，有些电子可能会获得能量而进入传导带中。
传导带是所有能够让电子在获得外加电场的能量后，移动穿过晶体、形成电流的最低能带，所以传导带的位置就紧邻价带之上，而传导带和价带之间的差距即是能隙。
通常对半导体而言，能隙的大小约为1电子伏特上下。
在传导带中，和电流行成相关的电子通常称为自由电子。
又根据包利不相容原理（Pauli exclusion principle），同一个量子态内不能有两个电子，已经被填满的能带无法导电，因为该能带内的所有量子态都已经被电子占据，所以半导体材料的传导带不会被电子占满，让电子可以在其中的量子态间移动。
费米-狄拉克分布。
在价带内的电子获得能量后便可跃升到传导带，而这便会在价带内留下一个空缺，也就是所谓的“电洞”（electron holes）。
传导带中的电子和价带中的电洞都对电流传递有贡献，电洞本身不会移动，但是其它电子可以移动到这个电洞上面，等效于电洞本身往反方向移动。
相对于带负电的电子，电洞的电性为正电。
由化学键结的观点来看，获得足够能量、进入传导带的电子也等于有足够能量可以打破电子与固体原子间的共价键（covalent bonds），而变成自由电子，进而对电流传导做出贡献。
半导体和导体之间有个显著的不同是半导体的电流传导同时来自电流与电洞的贡献，而导体的费米能阶（Fermi level）则已经在传导带内，因此电子不需要很大的能量即可找到空缺的量子态供其跳跃、造成电流传导。
固体材料内的电子能量分布遵循费米-狄拉克分布（Fermi-Dirac Distribution）。
在绝对零度时，材料内电子的最高能量即为费米能阶，当温度高于绝对零度时，费米能阶为所有能阶中，被电子占据机率等于0.5的能阶。
半导体材料内电子能量分布为温度的函数也使其导电特性受到温度很大的影响，当温度很低时，可以跳到传导带的电子较少，因此导电性也会变得较差。
[编辑]能量-动量色散上述关于能带结构的内容为了简化，因此跳过了一个重要的现象，称为“能量的色散”（dispersion of energy）。
同一个能带内之所以会有不同能量的量子态，原因是能带的电子具有不同波向量（wave vector），或是k-向量。
在量子力学中，k-向量即为粒子的动量，不同的材料会有不同的能量-动量关系（E-k relationship）。
硅的能带结构。
对于间接能隙半导体而言，电子从传导带落至价带时，能量的释放牵涉到动量守衡，故大部分以声子的形式释放能量，发光效率不高。
能量-动量色散关系式能决定电子或电洞的“等效质量”（effective mass），以m*代表，公式如下：等效质量可视为联系量子力学与古典力学的一个参数。
这个参数对于半导体材料而言十分重要，例如它和电子或电洞的“迁移率”（electrons or holes mobility）有高度关联。
电子或电洞的迁移率对于半导体元件的载子传输是相当基本的参数。
电子和电洞的等效质量不相等，这也造成了两者的迁移率不同，进而让N-通道和P-通道的MOSFET导电性不同。
砷化镓的能带结构。
对于直接能隙半导体而言，电子从传导带落至价带时，能量的释放不必牵涉到动量守衡，故全部以光子的形式释放能量。
当离子化的辐射能量落在半导体时，可能会让价带中的电子吸收到足够能量而跃迁至传导带，并在价带中产生一个电洞，这种过程叫做“电子-电洞对的产生”（generation of electron-hole pair）。
而其他够大的能量，如热能，也可以同样产生出电子-电洞对。
电子-电洞对则会经由复合（recombination）的过程而被消灭。
根据能量守恒的观念，在传导带中的电子必须回到价带，将所得到的能量释放出来。
能量释放的形式包括热能或辐射能，而这两种能量量子化后的表征分别是声子（phonon）以及光子（photon）。
对于处在稳态（steady state）的半导体而言，电子-电洞对的产生与复合速率是相等的。