半导体是什么？从字面意思来看就是导通一半的导体——好吧开个玩笑，其实半导体是导电率介于导体和绝缘体之间的材料。一类是半导体元素，由单一元素组成，如硅 (Si) 和 锗 (Ge)，位于元素周期表的第 IV 族。另一类是化合物半导体，由两种或多种元素结合而成，如砷化镓 (GaAs)。 
 [元素周期表] 
纯净晶体半导体——本征半导体
这里我们更关注于由 硅（Si） 组成的器件。硅原子有四个价电子，也就是图中外层的四个圆点。为了满足 8 个电子的稳定结构，硅必须再获得 4 个电子。由于一块硅里有无数个原子，当硅与相邻四个方向的原子各共享一个电子时，每对共享电子就形成了一个共价键。这样形成的纯硅具有完整的共价键，构成了规则的晶体结构。 
 [硅Si] 
 [共享电子对] 
这我们同样知道，温度越高，分子振动越剧烈。在常温下，电子的振动可能超过共价键的约束能力，导致共价键断裂并释放出自由电子。这个...