Độ dẫn điện của một chất được xác định bởi cấu trúc nguyên tử. Các dây dẫn nói chung là các nguyên tố có chi phí thấp và các electron ngoài cùng của chúng dễ dàng tách ra khỏi hạt nhân thành các electron tự do, tạo ra chuyển động định hướng dưới tác động của điện trường ngoài để tạo thành dòng điện. Các nguyên tố giá cao (như khí trơ) hoặc các chất phân tử cao (như cao su), các electron ngoài cùng của chúng bị ảnh hưởng mạnh bởi các nguyên tử và lực liên kết, và rất khó để trở thành các electron tự do, do đó độ dẫn điện cực kỳ kém và trở nên kém một chất cách điện. Các vật liệu bán dẫn thường được sử dụng là silicon (Si) và gecmani (Ge) là các nguyên tố hóa trị và các electron ngoài cùng của chúng không dễ dàng tách ra khỏi hạt nhân như các chất dẫn điện, cũng không chặt chẽ như các chất cách điện bị ràng buộc bởi hạt nhân. Độ dẫn điện là một nơi nào đó ở giữa.
Chất bán dẫn tinh khiết được chế tạo thành một tinh thể thông qua một quy trình nhất định. Đây là chất bán dẫn nội tại. Các nguyên tử trong tinh thể tạo thành một cái gối thẳng hàng trong không gian và các nguyên tử liền kề tạo thành liên kết cộng hóa trị.
Liên kết cộng hóa trị trong tinh thể có lực liên kết mạnh. Do đó, ở nhiệt độ bình thường, chỉ một số lượng rất nhỏ các electron hóa trị thu được đủ năng lượng do chuyển động nhiệt (kích thích nhiệt), do đó phá vỡ liên kết cộng hóa trị thành một electron tự do. . Đồng nghiệp của tôi, để lại một lỗ hổng trong liên kết cộng hóa trị. Một nguyên tử được tích điện dương do mất electron hóa trị hoặc lỗ trống tích điện dương. Trong chất bán dẫn nội tại, các electron và lỗ trống tự do dường như được chấp nhận, nghĩa là, số lượng electron và lỗ trống tự do là bằng nhau.
Nếu một electron tự do gặp lỗ hổng trong quá trình chuyển động, nó sẽ lấp đầy khoang và làm cho cả hai biến mất cùng một lúc. Hiện tượng này được gọi là sự phù hợp. Ở một nhiệt độ nhất định, sự kích thích nội tại tạo ra một cặp electron và lỗ trống tự do có số lượng tương đương với các cặp electron và lỗ trống tự do phù hợp, do đó đạt được trạng thái cân bằng động.
Lý thuyết ban nhạc:
1. Khi các electron trong một nguyên tử di chuyển xung quanh một hạt nhân, các electron trong mỗi quỹ đạo đều có một năng lượng riêng;
2. Càng gần quỹ đạo của lõi, năng lượng electron càng thấp;
3. Theo nguyên tắc năng lượng tối thiểu, các electron luôn có mức năng lượng thấp nhất.
4. Dải năng lượng bị chiếm bởi các electron hóa trị được gọi là dải hóa trị.
5. Có một dải cấm phía trên dải hóa trị. Không có mức năng lượng bị chiếm bởi các electron trong dải cấm.
6. IQ vùng cấm là dải dẫn. Mức năng lượng trong dải dẫn là mức năng lượng mà electron tự do có thể chiếm giữ khi electron giá tách ra khỏi liên kết cộng hóa trị.
7. Độ rộng dải cấm được biểu thị bằng Eg và giá trị của nó có liên quan đến các yếu tố như vật liệu của chất bán dẫn và nhiệt độ mà nó được đặt.