Az anyag elektromos vezetőképességét az atomszerkezet határozza meg. A vezetők általában alacsony költségű elemek, és legkülső elektronjaik könnyen leválaszthatók a magból szabad elektronokká, amelyek irányított mozgást hoznak létre egy külső elektromos mező hatására elektromos áram létrehozásához. Magas árú elemeket (például inert gázokat) vagy nagy molekulatömegű anyagokat (pl. Gumi), legkülső elektronjaikat erősen befolyásolja az atomok és a kötőerő, és nehéz lesz szabad elektronokké válni, így a vezetőképesség rendkívül gyenge és szigetelő. A leggyakrabban használt félvezető anyagok, a szilícium (Si) és a germánium (Ge) tetravalens elemek, és legkülső elektronjaik nem olyan könnyű elszakadni a magtól, mint a vezetők, és nem olyan szoros, mint a szigetelők a maghoz. A vezetőképesség valahol a kettő között van.
A tiszta félvezető egyetlen kristálygá alakul egy bizonyos folyamaton keresztül. Ez a belső félvezető. A kristály atomjai jól illeszkedő párnát alkotnak az űrben, és a szomszédos atomok kovalens kötéseket alkotnak.
A kristályban lévő kovalens kötés erős kötőerővel rendelkezik. Ezért normál hőmérsékleten csak nagyon kis számú valenciaelektron áll rendelkezésre elegendő energiát a hőmozgás (termikus gerjesztés) következtében, ezáltal szabadulva a kovalens kötéstől egy szabad elektronra. . Kollégám, egy lyukat hagyva a kovalens kötésben. Egy atom pozitívan töltődik a valenciaelektron veszteségéből, vagy a lyuk pozitív töltésű. A belső félvezetőben a szabad elektronok és lyukak elfogadottak, azaz a szabad elektronok és lyukak száma egyenlő.
Ha egy szabad elektron találkozik egy lyukkal a mozgási folyamatban, akkor kitölti az üreget, és mindkettő egyszerre eltűnik. Ezt a jelenséget megfelelőnek nevezik. Bizonyos hőmérsékleten a belső gerjesztés szabad elektron- és lyukpárokat hoz létre, amelyek száma megegyezik a megfelelő szabad elektron- és lyukpárokkal, így dinamikus egyensúlyt érve el.
Zenekarelmélet:
1. Amikor az elektronok egy atomban mozognak egy mag körül, az egyes pályákon található elektronok mindegyikének van egy meghatározott energiája;
2. Minél közelebb van a mag pályájához, annál alacsonyabb az elektronenergia;
3. A minimális energia elvének megfelelően az elektronok mindig a legalacsonyabb energiaszinttel rendelkeznek.
4. A valenciaelektronok által elfoglalt energia sávot valencia sávnak nevezik.
5. A valenciasáv felett tiltott sáv van. A tiltott zenekarban nincsenek elektronok által elfoglalt energiaszintek.
6. Az IQ tiltott zóna a vezetési sáv. A vezetési sávban az energiaszint az az energiaszint, amelyet a szabad elektron képes elfoglalni, amikor az árelektron elszakad a kovalens kötéstől.
7. A tiltott sávszélességet az Eg kifejezi, és annak értéke olyan tényezőkhöz kapcsolódik, mint a félvezető anyaga és a hőmérséklete, amelyen az elhelyezésre kerül.