Elektrická vodivosť látky určuje atómová štruktúra. Vodiče sú vo všeobecnosti nízkorozpočtové prvky a ich najodľahlejšie elektróny sa ľahko oddelia od jadra na voľné elektróny, ktoré vytvárajú smerový pohyb pod pôsobením vonkajšieho elektrického poľa na vytvorenie elektrického prúdu. Vysoko cenené prvky (ako sú inertné plyny) alebo vysokomolekulárne látky (ako napríklad guma) sú ich najvzdialenejšie elektróny silne ovplyvnené atómami a väzbovými silami a je ťažké stať sa voľnými elektrónmi, takže vodivosť je extrémne slabá a stáva sa izolátor. Bežne používané polovodičové materiály, kremík (Si) a germánia (Ge), sú štvornásobné prvky a ich najodľahlejšie elektróny nie sú tak jednoduché, aby sa oddelili od jadra ako vodiče, ani tak tesné, ako sú izolátory viazané jadrom. Vodivosť je niekde medzi tým.
Čistý polovodič sa cez určitý proces vyrába do jediného kryštálu. Toto je vnútorný polovodič. Atómy v kryštáliku tvoria dobre vyrovnaný vankúš v priestore a susedné atómy vytvárajú kovalentné väzby.
Kovalentná väzba v kryštále má silnú väzobnú silu. Preto pri normálnej teplote získava len veľmi malý počet valenčných elektrónov dostatočnú energiu v dôsledku tepelného pohybu (tepelné excitácie), čím sa od kovalentnej väzby uvoľní do voľného elektrónu. , Môj kolega, ktorý opúšťa kovalentnú väzbu. Atóm je pozitívne nabitý stratou valenčného elektrónu alebo je otvor pozitívne nabitý. Vo vnútornom polovodiči sa zdá, že voľné elektróny a diery sú akceptované, to znamená, že počet voľných elektrónov a diery je rovnaký.
Ak sa voľný elektrón stretne s dierou v priebehu pohybu, vyplní dutinu a súčasne zmizne. Tento jav sa nazýva zhoda. Pri určitej teplote vytvára vnútorná excitácia voľný pár elektrónov a otvorov, ktorý sa rovná počtu zodpovedajúcich párov voľných elektrónov a otvorov, čím sa dosiahne dynamická rovnováha.
Teória kapela:
1. Keď sa elektróny v jednom atóme pohybujú okolo jadra, elektróny každej obežnej dráhy majú špecifickú energiu;
2. Čím bližšie k orbite jadra, tým nižšia je elektrónová energia;
3. Podľa zásady minimálnej energie má elektrón vždy najnižšiu energetickú hladinu.
4. Energetický pás obsadený valenciami sa nazýva valenčné pásmo.
5. Nad valenčným pásmom je zakázané pásmo. V zakázanej pásme nie je žiadna energia obsadená elektrónmi.
6. Zakázaná zóna IQ je vodivý pás. Úroveň energie v pásme vodivosti je energetická hladina, ktorú môže voľný elektrón obsadiť, keď sa elektrón odštiepi od kovalentnej väzby.
7. Zakázaná šírka pásma je vyjadrená Eg a jeho hodnota súvisí s faktormi, ako je materiál polovodiča a teplota, v ktorej je umiestnený.