La conductivitat elèctrica d'una substància està determinada per l'estructura atòmica. Els conductors són generalment elements de baix cost, i els seus electrons més externs són fàcilment separats del nucli en electrons lliures, que produeixen moviment direccional sota l'acció d'un camp elèctric extern per formar un corrent elèctric. Els elements d'alt preu (com ara gasos inerts) o substàncies d'alt contingut molecular (com el cautxú), els seus electrons més externs estan fortament afectats pels àtoms i les forces d'unió, i és difícil convertir-se en electrons lliures, de manera que la conductivitat és extremadament pobra i es converteix un aïllant. Els materials semiconductors comuns, el silici (Si) i el germanio (Ge) són elements tetravalents, i els seus electrons externs no són tan fàcils de separar del nucli com a conductors, ni tan sols com els aïllants estan lligats pel nucli. La conductivitat és a mig camí.
El semiconductor pur es converteix en un sol cristall a través d'un determinat procés. Aquest és el semiconductor intrínsec. Els àtoms del cristall formen un coixí ben alineat a l'espai, i els àtoms adjacents formen enllaços covalents.
El vincle covalent del cristall té una forta força d'unió. Per tant, a la temperatura normal, només una quantitat molt petita d'electrons de valència obtenen energia suficient a causa del moviment tèrmic (excitació tèrmica), alliberant-se així del vincle covalent en un electró lliure. . El meu company, deixant un forat en el vincle covalent. Un àtom és carregat positivament per la pèrdua d'un electró de valència, o el forat és carregat de forma positiva. En el semiconductor intrínsec, sembla que s'accepten electrons i forats lliures, és a dir, la quantitat d'electrons i forats lliures és igual.
Si un electró lliure troba un forat en el procés de moviment, omplirà la cavitat i desapareixerà al mateix temps. Aquest fenomen es diu conformitat. A una temperatura determinada, l'excitació intrínseca produeix un parell d'electrons i forats que és igual en nombre als parells lliures d'electrons i forats, aconseguint així l'equilibri dinàmic.
Teoria de bandes:
1. Quan els electrons en un sol àtom es mouen al voltant d'un nucli, els electrons en cada òrbita tenen una energia específica;
2. Com més a prop de l'òrbita del nucli, menor serà l'energia electrònica.
3. Segons el principi d'energia mínima, els electrons sempre tenen el menor nivell d'energia.
4. La banda d'energia ocupada per electrons de valència es denomina banda de valència.
5. Hi ha una banda prohibida per sobre de la banda de valència. No hi ha nivells d'energia ocupats per electrons en la banda prohibida.
6. La zona prohibida IQ és la banda de conducció. El nivell energètic de la banda de conducció és el nivell d'energia que l'electró lliure pot ocupar quan el preu de l'electró s'allunya del vincle covalent.
7. L'amplada de la banda prohibida s'expressa per exemple, i el seu valor està relacionat amb factors com el material del semiconductor i la temperatura a la qual es col·loca.