Przewodność elektryczna substancji jest określona przez strukturę atomową. Przewodniki są ogólnie rzecz biorąc tanimi elementami, a ich najbardziej zewnętrzne elektrony są łatwo odłączane od jądra do swobodnych elektronów, które wytwarzają ruch kierunkowy pod działaniem zewnętrznego pola elektrycznego w celu wytworzenia prądu elektrycznego. Drogie pierwiastki (takie jak gazy obojętne) lub substancje o dużej masie cząsteczkowej (takie jak guma), ich najbardziej oddalone elektrony są silnie dotknięte przez atomy i siły wiązania, a trudno jest stać się wolnymi elektronami, więc przewodność jest bardzo słaba i staje się izolator. Powszechnie stosowane materiały półprzewodnikowe, krzem (Si) i german (Ge), są elementami czterowartościowymi, a ich najbardziej zewnętrzne elektrony nie są tak łatwe do oderwania od jądra, jak przewodniki, ani tak ciasne, jak izolatory są związane przez jądro. Przewodnictwo jest gdzieś pośrodku.
Czysty półprzewodnik jest przetwarzany w pojedynczy kryształ w pewnym procesie. To jest wewnętrzny półprzewodnik. Atomy w krysztale tworzą dobrze wyrównaną poduszkę w przestrzeni, a sąsiadujące atomy tworzą wiązania kowalencyjne.
Wiązanie kowalencyjne w krysztale ma silną siłę wiązania. Dlatego w normalnej temperaturze tylko bardzo mała liczba elektronów walencyjnych uzyskuje wystarczającą energię z powodu ruchu termicznego (pobudzenie termiczne), tym samym odrywając się od wiązania kowalencyjnego do wolnego elektronu. . Mój kolega, zostawiając dziurę w kowalencyjnej więzi. Atom jest dodatnio naładowany przez utratę elektronu walencyjnego, lub otwór jest dodatnio naładowany. W wewnętrznym półprzewodniku wydaje się, że wolne elektrony i dziury są akceptowane, to znaczy liczba wolnych elektronów i dziur jest równa.
Jeśli wolny elektron napotka dziurę w trakcie ruchu, wypełni wnękę i spowoduje, że oba znikają w tym samym czasie. Zjawisko to nosi nazwę zgodności. W określonej temperaturze wewnętrzne wzbudzenie wytwarza swobodną parę elektronów i dziurek, która jest równa liczbie par pasujących do swobodnego elektronu i dziury, osiągając w ten sposób równowagę dynamiczną.
Teoria pasm:
1. Gdy elektrony w jednym atomie poruszają się wokół jądra, elektrony na każdej z nich mają określoną energię;
2. Im bliżej orbity rdzenia, tym niższa energia elektronu;
3. Zgodnie z zasadą minimalnej energii elektrony zawsze mają najniższy poziom energii.
4. Pasmo energii zajmowane przez elektrony walencyjne nosi nazwę pasma walencyjnego.
5. Nad pasmem walencji znajduje się zakazany pas. Nie ma poziomu energii zajmowanego przez elektrony w zakazanym paśmie.
6. Zakazana strefa IQ to pasmo przewodnictwa. Poziom energii w paśmie przewodnictwa jest poziomem energii, który może zajmować wolny elektron, kiedy elektron cenny odrywa się od wiązania kowalencyjnego.
7. Szerokość zabronionego pasma wyrażona jest przez Eg, a jego wartość jest powiązana z czynnikami, takimi jak materiał półprzewodnika i temperatura, w której jest on umieszczony.