1.元素半导体
有锗、硅、硒、硼、碲、锑等。50年代，锗在半导体中占主导地位，但 锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差，到60年代后期逐渐被硅材料取代。用硅制造的半导体器件，耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件。因此，硅已成为应用最多的一种增导体材料，目前的集成电路大多数是用硅材料制造的。
2.无机化合物半导体
分为二元系、三元系、多元系和有机化合物半导体。二元系化合物半导体有Ⅲ-Ⅴ族（如砷化镓、磷化镓、磷化铟等）、Ⅱ-Ⅵ族（如硫化镉、硒化镉、碲化锌、硫化锌等）、Ⅳ-Ⅵ族（如硫化铅、硒化铅等）、Ⅳ-Ⅳ族（如碳化硅）化合物。三元系和多元系化合物半导体主要为三元和多元固溶体，如镓铝砷固溶体、镓锗砷磷固溶体等。
3.有机化合物半导体
已知的有机半导体材料有几十种，包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，目前尚未得到应用 。
4.非晶态和液态半导体材料，
这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。
目前主要的非晶态半导体有两大类。
硫系玻璃。含硫族元素的非晶态半导体。例如As-Se、As-S，通常的制备方法是熔体冷却或汽相沉积。
四面体键非晶态半导体。如非晶Si、Ge、GaAs等，此类材料的非晶态不能用熔体冷却的办法来获得，只能用薄膜淀积的办法(如蒸发、溅射、辉光放电或化学汽相淀积等)，非晶态半导体在技术
非晶态半导体的应用存在著很大的潜力，非晶硫早已广泛应用在复印技术中，由S.R.奥夫辛斯基首创的 As-Te-Ge-Si系玻璃半导体制作的电可改写主读存储器已有商品生产，利用光脉冲使碲微晶薄膜玻璃化这种性质制作的光存储器正在研制之中。对於非晶硅的应用目前研究最多的是太阳能电池。非晶硅比晶体硅制备工艺简单，易於做成大面积，非晶硅对於太阳光的吸收效率高，器件只需大约1微米厚的薄膜材料，因此，可望做成一种廉价的太阳能电池，现已受到能源专家的重视。最近已有人试验把非晶硅场效应晶体管用於液晶显示和集成电路。
半导体材料的特性参数
半导体材料虽然种类繁多但有一些固有的特性，称为半导体材料的特性参数。这些特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别，而且更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下特性上的量的差别。
常用的半导体材料的特性参数有：禁带宽度、电阻率、载流子迁移率(载流子即半导体中参加导电的电子和空穴)、非平衡载流子寿命、位错密度。
禁带宽度由半导体的电子态、原子组态决定，反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。
电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。
非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用（如光或电场）下内部的载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。
位错是晶体中最常见的一类晶体缺陷。
位错密度可以用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度。当然，对于非晶态半导体是没有这一反映晶格完整性的特性参数的。
价电子：半导体材料原子最外层轨道导航的四个电子称为价电子。
共价键：相邻两个原子之间由价电子组成的共价键连接。
电导率：导电能力的强弱，与材料单位体积内含电荷载离子的数量有关。
本征激发：载常温下，价电子获得足够的随机热震动能量而挣脱共价键的束缚，成为自由电子。
空穴：当电子挣脱共价键的束缚成为自由的电子之后，共价键中就留下一个空位，这个空位就称为空穴。
本征半导体：是一种完全纯净的，结构完整的半导体晶体。自由电子和空穴总是成对出现的。
杂质半导体：根据掺杂的杂质不同分为
空穴（P型）半导体：在硅或者是锗中加入三价的元素，如硼，铟等。多数载离子是空穴。
电子（N型）半导体：在硅或者是锗中加入五价的元素，如磷，砷，锑等。多数载离子是电子。
在杂质半导体中多子的数量跟掺杂的浓度有关。
在杂质半导体中少子的数量跟温度有关。温度升高时，少子的数量增多。
在外加电场的作用下P型半导体中的电流主要是空穴电流，N型半导体中的电流主要是电子电流。
PN结的形成
由于P型半导体中掺杂了三价的元素，因此多数载离子是空穴。
由于N型半导体中掺杂了五价的元素，因此多数载离子是电子。
P型半导体和N半导体结合后，在他们两边出现电子和空穴的浓度差。P区空穴多，电子少。N区电子多，空穴少。这样空穴和电子都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，扩散的结果就是P区失去空穴，留下带负电的杂质。N区一边失去电子，留下带正电的杂质。虽然杂质带电，由于结构的原因，他们是不能移动的，不参与导电。因此就形成了一个空间电荷区，也即PN结。这个结电阻率很好。
PN结的单向导电性在外加电场（P正，N负）的作用下，P区的空穴向PN结移动，N区的电子也向PN结移动。当P区的空穴进入PN结后，就会和原来的一部分负离子（杂质）中和，使得P区的空间电荷量减少，PN结变窄。同样，当N区的电子进入PN结后，就会和原来的一部分正离子（杂质）中和，使N区的空间电荷量减少，PN结变窄。PN结的电阻减小，导电性能增加。
在外加电场（P负，N正）的作用下，P区的空穴向外加电场移动，使得P区的空穴减少，PN结的空间电荷增加，PN结变宽，在外加电场的作用下，N区的电子也向外加电场移动，使得N区的电子减少，PN结的空间电荷增加，PN结变宽，PN结的电阻增大，导电性能减弱。
PN结的反向击穿分为：热击穿和电击穿。
当PN结两端的反向电压增大到一定数值时，反向电流突然增加。这个现象就称为PN结的反向击穿(电击穿)。发生击穿所需的反向电压VBR称为反向击穿电压。
PN结电击穿从其产生原因又可分为雪崩击穿和齐纳击穿两种类型。
1、雪崩击穿： 当PN结反向电压增加时，空间电荷区中的电场随着增强。通过空间电荷区的电子和空穴，在电场作用下获得的能量增大，在晶体中运动的电子和空穴，将不断地与晶体原子发生碰撞，当电子和空穴的能量足够大时，通过这样的碰撞，可使共价键中的电子激发形成自由电子—空穴对，这种现象称为碰撞电离。新产生的电子和空穴与原有的电子和空穴一样，在电场作用下，也向相反的方向运动，重新获得能量，又可通过碰撞，再产生电子—空穴对，这就是载流子的倍增效应。当反向电压增大到某一数值后，载流子的倍增情况就像在陡峻的积雪山坡上发生雪崩一样，载流子增加得多而快，使反向电流急剧增大，于是PN结就发生雪崩击穿。 雪崩击穿多发生在杂质浓度较低的二极管，一般需要比较高的电压（＞6V），击穿电压与浓度成反比。 2、齐纳击穿： 在加有较高的反向电压下，PN结空间电荷区中存在一个强电场，它能够破坏共价键将束缚电子分离出来造成电子—空穴对，形成较大的反向电流。发生齐纳击穿需要的电场强度约为2*105V／cm，这只有在杂质浓度特别大的PN结中才能达到，因为杂质浓度大，空间电荷区内电荷密度(即杂质离子)也大，因而空间电荷区很窄，电场强度就可能很高。一般整流二极管掺杂浓度没有这么高，它在电击穿中多数是雪崩击穿造成的。 齐纳击穿多数出现在杂质浓度较高的二极管，如稳压管(齐纳二极管)。 必须指出，上述两种电击穿过程是可逆的，当加在稳压管两端的反向电压降低后，管子仍可以恢复原来的状态。但它有一个前提条件，就是反向电流和反向电压的乘积不超过PN结容许的耗散功率，超过了就会因为热量散不出去而使PN结温度上升，直到过热而烧毁，这种现象就是热击穿。所以热击穿和电击穿的概念是不同的。电击穿往往可为人们所利用(如稳压管)，而热击穿则是必须尽量避免的。
二极管正向V-I特性建模：
1、理想模型
正向偏置时管压降为零，反向截至时电阻无穷大，电流为零。
2、恒压降模型
正向导通时管压降为恒定的0.3或者0.7
3、折线模式
认为二极管的管压降随电流的增加而增加
4、小信号模型
认为二极管在某个范围内工作时，内阻随电流是变化的。
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