Konduktivitas listrik suatu zat ditentukan oleh struktur atom. Konduktor umumnya merupakan elemen berbiaya rendah, dan elektron terluarnya dengan mudah terlepas dari nukleus menjadi elektron bebas, yang menghasilkan gerakan terarah di bawah aksi medan listrik eksternal untuk membentuk arus listrik. Unsur-unsur berharga tinggi (seperti gas inert) atau zat molekul tinggi (seperti karet), elektron terluarnya sangat dipengaruhi oleh atom dan kekuatan pengikat, dan sulit untuk menjadi elektron bebas, sehingga konduktivitasnya sangat buruk dan menjadi sebuah isolator. Bahan semikonduktor yang umum digunakan, silikon (Si) dan germanium (Ge), adalah elemen tetravalen, dan elektron terluarnya tidak mudah melepaskan diri dari inti sebagai konduktor, maupun sekencang isolator terikat oleh inti. Konduktivitas ada di antara keduanya.
Semikonduktor murni dibuat menjadi kristal tunggal melalui proses tertentu. Ini adalah semikonduktor intrinsik. Atom-atom dalam kristal membentuk bantal yang selaras dengan baik dalam ruang, dan atom-atom yang berdekatan membentuk ikatan kovalen.
Ikatan kovalen dalam kristal memiliki kekuatan ikatan yang kuat. Oleh karena itu, pada suhu normal, hanya sejumlah kecil elektron valensi yang memperoleh energi yang cukup karena gerakan termal (eksitasi termal), dengan demikian melepaskan diri dari ikatan kovalen menjadi elektron bebas. . Kolega saya, meninggalkan lubang di ikatan kovalen. Sebuah atom bermuatan positif oleh hilangnya elektron valensi, atau lubang bermuatan positif. Dalam semikonduktor intrinsik, elektron dan lubang bebas tampaknya dapat diterima, yaitu jumlah elektron dan lubang bebas sama.
Jika sebuah elektron bebas menemukan sebuah lubang dalam proses pergerakan, itu akan mengisi rongga dan membuat keduanya menghilang pada saat yang sama. Fenomena ini disebut konformitas. Pada suhu tertentu, eksitasi intrinsik menghasilkan elektron bebas dan pasangan lubang yang jumlahnya sama dengan pasangan elektron dan lubang yang cocok, sehingga mencapai keseimbangan dinamis.
Teori band:
1. Ketika elektron dalam atom tunggal bergerak di sekitar nukleus, elektron di setiap orbit masing-masing memiliki energi spesifik;
2. Semakin dekat ke orbit inti, semakin rendah energi elektron;
3. Menurut prinsip energi minimum, elektron selalu memiliki tingkat energi terendah.
4. Pita energi yang ditempati oleh elektron valensi disebut pita valensi.
5. Ada pita terlarang di atas pita valensi. Tidak ada tingkat energi yang ditempati oleh elektron di pita terlarang.
6. Zona terlarang IQ adalah pita konduksi. Tingkat energi dalam pita konduksi adalah tingkat energi yang dapat ditempati elektron bebas ketika harga elektron melepaskan diri dari ikatan kovalen.
7. Lebar pita terlarang dinyatakan oleh Eg, dan nilainya terkait dengan faktor-faktor seperti bahan semikonduktor dan suhu di mana ia ditempatkan.