Chat ban dan (tieng Anh: Semiconductor) la chat co đo dan đien o muc trung gian giua chat dan đien va chat cach đien. Chat ban dan hoat đong nhu mot chat cach đien o nhiet đo thap va co tinh dan đien o nhiet đo phong. Goi la "ban dan" (chu "ban" theo nghia Han Viet co nghia la mot nua), vi chat nay co the dan đien o mot đieu kien nao đo, hoac o mot đieu kien khac se khong dan đien. Tinh ban dan co the thay đoi khi co tap chat, nhung tap chat khac nhau co the tao tinh ban dan khac nhau. Truong hop hai chat ban dan khac nhau đuoc gan voi nhau, no tao ra mot lop tiep xuc. Cac tinh chat cua cac hat mang đien nhu electron, cac ion va lo trong đien tu trong lop tiep xuc nay la co so đe tao nen diode, bong ban dan va cac thiet bi đien tu hien đai ngay nay..
Cac thiet bi ban dan mang lai mot loat cac tinh chat huu ich nhu co the đieu chinh chieu va đuong đi cua dong đien theo mot huong khac, thay đoi đien tro nho anh sang hoac nhiet. Vi cac thiet bi ban dan co the thay đoi tinh chat thong qua tap chat hay anh sang hoac nhiet, nen chung thuong đuoc dung đe mo rong, đong ngat mach đien hay chuyen đoi nang luong.
Quan điem hien đai nguoi ta dung vat ly luong tu đe giai thich cac tinh chat ban dan thong qua su chuyen đong cua cac hat mang đien tich trong cau truc tinh the. Tap chat lam thay đoi đang ke tinh chat nay cua chat ban dan. Neu nguoi ta pha tap chat va tao ra nhieu lo trong hon trong chat ban dan nguoi ta goi la chat ban dan loai p, nguoc lai neu tao ra nhieu electron chuyen đong tu do hon trong chat ban dan nguoi ta goi la chat ban dan loai n. Viec pha ty le chinh xac cac tap chat đong thoi ket hop cac loai chat ban dan p-n voi nhau ta co the tao ra cac linh kien đien tu voi ty le hoat đong chinh xac cuc cao.
Nguyen to silicon, germani va cac hop chat cua gallium đuoc su dung rong rai nhat lam chat ban dan trong cac linh kien đien tu.
Ung dung thuc te đau tien cua chat ban dan la vao nam 1904 voi may Cat's-whisker detector (tam dich la "may do rau meo") voi mot diode ban dan tinh khiet. Sau đo nho viec phat trien cua thuyet vat ly luong tu nguoi ta đa tao ra bong ban dan nam 1947 va mach tich hop đau tien nam 1958.

Khoa hoc vat lieu hien đai đa phat hien ra chat ban dan huu co va no đang co đuoc nhung ung dung buoc đau, đo la diode phat quang huu co (OLED), pin mat troi huu co (Organic solar cell) va transistor truong huu co (OFET).


Thuoc tinh = Đo dan đien bien đoi =
Chat ban dan o trang thai tu nhien cua chung la chat dan đien kem vi dong đien yeu cau dong đien tu va chat ban dan co dai hoa tri cua chung đuoc lap đay, ngan chan dong vao cua electron moi. Co mot so ky thuat đuoc phat trien cho phep cac vat lieu ban dan hoat đong giong nhu vat lieu dan đien. Nhung sua đoi nay co hai ket qua: loai n va loai p. Chung lan luot đe cap đen su thua hoac thieu đien tu. Mot so luong đien tu khong can bang se khien mot dong đien chay qua vat lieu.


= Di the =
Cac di the xay ra khi hai vat lieu ban dan pha tap khac nhau đuoc noi voi nhau. Vi du, mot cau hinh co the bao gom p-pha tap va n-pha tap germanium. Đieu nay dan đen su trao đoi đien tu va lo trong giua cac vat lieu ban dan pha tap khac nhau. Germanium pha tap n se co thua electron va Germanium pha tap p se co qua nhieu lo trong. Su chuyen đoi xay ra cho đen khi đat đuoc trang thai can bang boi mot qua trinh goi la tai hop, khien cac electron di chuyen tu loai n tiep xuc voi cac lo di chuyen tu loai p. Mot san pham cua qua trinh nay la cac ion tich đien, dan đen hieu ung đien truong.


= Electron kich thich =
Su khac biet ve đien the tren vat lieu ban dan se khien no roi khoi trang thai can bang nhiet va tao ra tinh trang khong can bang. Đieu nay gioi thieu cac electron va lo trong cho he thong, tuong tac thong qua mot qua trinh goi la khuech tan xung quanh. Bat cu khi nao can bang nhiet bi xao tron trong vat lieu ban dan, so luong lo trong va đien tu se thay đoi. Su gian đoan nhu vay co the xay ra do su chenh lech nhiet đo hoac photon, co the xam nhap vao he thong va tao ra cac electron va lo trong. Qua trinh tao ra va tu huy electron va lo trong đuoc goi la the he va tai to hop.


= Phat xa nhe =
Trong mot so chat ban dan nhat đinh, cac electron bi kich thich co the thu gian bang cach phat ra anh sang thay vi tao ra nhiet. Nhung chat ban dan nay đuoc su dung trong viec che tao cac diode phat sang va cac cham luong tu huynh quang.


= Đo dan nhiet cao =
Chat ban dan co tinh dan nhiet cao co the đuoc su dung đe tan nhiet va cai thien quan ly nhiet cua thiet bi đien tu.


= Chuyen đoi nang luong nhiet =
Chat ban dan co cac yeu to nang luong nhiet đien lon lam cho chung huu ich trong cac may phat nhiet đien, cung nhu cac so lieu nhiet đien cao lam cho chung huu ich trong cac bo lam mat nhiet đien.


= Hieu ung truong (ban dan) =
Khi ket hop hai lop p-n voi nhau đieu nay dan đen viec trao đoi đien tich tai lop tiep xuc p-n. Cac đien tu tu n se chuyen sang lop p va nguoc lai cac lo trong lop p chuyen sang lop n do qua trinh trung hoa ve đien. Mot san pham cua qua trinh nay la lam ion tich đien, tao ra mot đien truong.


Vung nang luong trong chat ban dan Tinh chat dan đien cua cac vat lieu ran đuoc giai thich nho ly thuyet vung nang luong. Nhu ta biet, đien tu ton tai trong nguyen tu tren nhung muc nang luong gian đoan (cac trang thai dung). Nhung trong chat ran, khi ma cac nguyen tu ket hop lai voi nhau thanh cac khoi, thi cac muc nang luong nay bi phu len nhau, va tro thanh cac vung nang luong va se co ba vung chinh, đo la:

Vung hoa tri (Valence band): La vung co nang luong thap nhat theo thang nang luong, la vung ma đien tu bi lien ket manh voi nguyen tu va khong linh đong.
Vung dan (Conduction band): Vung co muc nang luong cao nhat, la vung ma đien tu se linh đong (nhu cac đien tu tu do) va đien tu o vung nay se la đien tu dan, co nghia la chat se co kha nang dan đien khi co đien tu ton tai tren vung dan. Tinh dan đien tang khi mat đo đien tu tren vung dan tang.
Vung cam (Forbidden band): La vung nam giua vung hoa tri va vung dan, khong co muc nang luong nao do đo đien tu khong the ton tai tren vung cam. Neu ban dan pha tap, co the xuat hien cac muc nang luong trong vung cam (muc pha tap). Khoang cach giua đay vung dan va đinh vung hoa tri goi la đo rong vung cam, hay nang luong vung cam (Band Gap). Tuy theo đo rong vung cam lon hay nho ma chat co the la dan đien hoac khong dan đien.
Nhu vay, tinh dan đien cua cac chat ran va tinh chat cua chat ban dan co the ly giai mot cach đon gian nho ly thuyet vung nang luong nhu sau: 

Kim loai co vung dan va vung hoa tri phu len nhau (khong co vung cam) do đo luon luon co đien tu tren vung dan vi the ma kim loai luon luon dan đien.
Cac chat ban dan co vung cam co mot đo rong xac đinh. O đo khong tuyet đoi (0K), muc Fermi nam giua vung cam, co nghia la tat ca cac đien tu ton tai o vung hoa tri, do đo chat ban dan khong dan đien. Khi tang dan nhiet đo, cac đien tu se nhan đuoc nang luong nhiet (
  
    
      
        
          k
          
            B
          
        
        .
        T
      
    
    {\displaystyle k_{B}.T}
  
 voi 
  
    
      
        
          k
          
            B
          
        
      
    
    {\displaystyle k_{B}}
  
 la hang so Boltzmann) nhung nang luong nay chua đu đe đien tu vuot qua vung cam nen đien tu van o vung hoa tri. Khi tang nhiet đo đen muc đu cao, se co mot so đien tu nhan đuoc nang luong lon hon nang luong vung cam va no se nhay len vung dan va chat ran tro thanh dan đien. Khi nhiet đo cang tang len, mat đo đien tu tren vung dan se cang tang len, do đo, tinh dan đien cua chat ban dan tang dan theo nhiet đo (hay đien tro suat giam dan theo nhiet đo). Mot cach gan đung, co the viet su phu thuoc cua đien tro chat ban dan vao nhiet đo nhu sau:

  
    
      
        R
        =
        
          R
          
            0
          
        
        exp
        ⁡
        
          (
          
            
              
                Δ
                
                  E
                  
                    g
                  
                
              
              
                2
                
                  k
                  
                    B
                  
                
                T
              
            
          
          )
        
      
    
    {\displaystyle R=R_{0}\exp \left({\frac {\Delta E_{g}}{2k_{B}T}}\right)}
  

voi: 
  
    
      
        
          R
          
            0
          
        
      
    
    {\displaystyle R_{0}}
  
 la hang so, 
  
    
      
        Δ
        
          E
          
            g
          
        
      
    
    {\displaystyle \Delta E_{g}}
  
 la đo rong vung cam. Ngoai ra, tinh dan cua chat ban dan co the thay đoi nho cac kich thich nang luong khac, vi du nhu anh sang. Khi chieu sang, cac đien tu se hap thu nang luong tu photon, va co the nhay len vung dan neu nang luong đu lon. Đay chinh la nguyen nhan dan đen su thay đoi ve tinh chat cua chat ban dan duoi tac dung cua anh sang (quang-ban dan).


Ban dan pha tap Chat ban dan loai p (ban dan duong) co tap chat la cac nguyen to thuoc nhom III, dan đien chu yeu bang cac lo trong (viet tat cho chu tieng Anh positive, nghia la duong). Khi đo, lo trong la hat tai đien co ban (hay đa so), electron la hat tai đien khong co ban hay thieu so).
Chat ban dan loai n (ban dan am - negative) co tap chat la cac nguyen to thuoc nhom V, cac nguyen tu nay dung 4 electron tao lien ket va mot electron lop ngoai lien ket long leo voi nhan, đay chinh la cac electron dan chinh. Khi đo, electron la hat tai đien co ban (hay đa so), lo trong la hat tai đien khong co ban (hay thieu so).
Chat ban dan khong suy bien la chat co nong đo hat dan khong cao, chat ban dan co nong đo tap chat lon hon 1020 nguyen tu/cm³ đuoc goi la ban dan suy bien va co tinh chat giong nhu kim loai vi vay no dan đien tot, nang luong cua hat dan tu do trong chat ban dan suy bien khong phu thuoc vao nhiet đo.
Co the giai thich mot cach đon gian ve ban dan pha tap nho vao ly thuyet vung nang luong nhu sau: Khi pha tap, se xuat hien cac muc pha tap nam trong vung cam, chinh cac muc nay khien cho electron de dang chuyen len vung dan hoac lo trong de dang di chuyen xuong vung hoa tri đe tao nen tinh dan cua vat lieu. Vi the, chi can pha tap voi ham luong rat nho cung lam thay đoi lon tinh chat dan đien cua chat ban dan.


Cong cu ban dan đien Diode
Transistor
MOSFET


Xem them Dan đien
Cach đien
Sieu dan
Chat ban dan huu co


Tham khao Lien ket ngoai