מוליכות חשמלית של חומר נקבעת על ידי המבנה האטומי. מוליכים הם בדרך כלל אלמנטים בעלות נמוכה, ואת האלקטרונים החיצוניים שלהם מנותקים בקלות מן הגרעין לתוך אלקטרונים חופשיים, אשר מייצרים תנועה כיוונית תחת פעולה של שדה חשמלי חיצוני כדי ליצור זרם חשמלי. אלמנטים יקרים (כגון גזים אינרטיים) או חומרים מולקולריים גבוהים (כגון גומי), האלקטרונים החיצוניים שלהם מושפעים מאוד על ידי אטומים וכוחות מחייב, וקשה להיות אלקטרונים חופשיים, ולכן המוליכות היא גרועה מאוד והופכת מבודד. חומרים מוליכים למחצה נפוצים, סיליקון (Si) ו גרמניום (Ge), הם אלמנטים tetravalent, האלקטרונים החיצוניים שלהם הם לא קל כמו להתנתק הגרעין כמו מנצחים, ולא חזק כמו מבודדים קשורים על ידי הגרעין. מוליכות הוא איפשהו בין לבין.
מוליך למחצה טהור הוא עשה לתוך גביש בודד בתהליך מסוים. זהו המוליכים למחצה המהותי. האטומים בגביש יוצרים כרית מיושרת היטב בחלל, ואטומים סמוכים יוצרים קשרים קוולנטיים.
לקשר הקוולנטי בגביש יש כוח מחייב חזק. לכן, בטמפרטורה רגילה, רק מספר קטן מאוד של אלקטרונים הערכיות מקבלים מספיק אנרגיה עקב תנועה תרמית (עירור תרמי), ובכך משתחררים מן הקשר הקובאלי לאלקטרון חופשי. . עמיתי, משאיר חור באג"ח קוולנטית. אטום הוא חיובי חיובי על ידי אובדן של אלקטרון valence, או את החור הוא חיובי טעון. ב מוליכים למחצה הפנימיים, אלקטרונים חופשיים חורים נראה להתקבל, כלומר, מספר אלקטרונים חופשיים חורים שווה.
אם אלקטרון חופשי פוגש חור בתהליך התנועה, הוא ימלא את החלל ויעשה את שניהם נעלמים באותו זמן. תופעה זו נקראת קונפורמיות. בטמפרטורה מסוימת, את עירור פנימי מייצר אלקטרון חופשי חור זוג שווה במספר לאלקטרון חופשי התאמת זוגות חור, ובכך להשיג שיווי משקל דינמי.
תורת הלהקה:
1. כאשר האלקטרונים באטום יחיד נעים סביב גרעין, לכל האלקטרונים בכל מסלול יש אנרגיה מסוימת;
2. קרוב יותר למסלול הליבה, כך אנרגיית האלקטרון נמוכה יותר;
3. על פי העיקרון של אנרגיה מינימלית, אלקטרונים תמיד יש את רמת האנרגיה הנמוכה ביותר.
4. הלהקה אנרגיה שנכבשו על ידי אלקטרונים valence נקרא הלהקה הערכיות.
5. יש להקה אסורה מעל להקת הערכיות. אין אנרגיה ברמה הכבושה על ידי אלקטרונים בלהקה האסורה.
6. אזור IQ אסור הוא הלהקה הולכה. רמת האנרגיה ברצועת ההולכה היא רמת האנרגיה שאלקרון החופשי יכול לתפוס כאשר מחיר האלקטרונים מתנתק מהקשר הקווולנטי.
7. רוחב פס אסור בא לידי ביטוי על ידי Eg, וערכו קשורה גורמים כגון החומר של מוליכים למחצה ואת הטמפרטורה שבה הוא ממוקם.