在實(shí)踐中，我們知道銅線是導(dǎo)電的，而銅線外面包裹著一層塑料或橡皮是不導(dǎo)電的，可見物質(zhì)的導(dǎo)電能力有很大不同。
在自然界中，存在著很多不同的物質(zhì)，用其導(dǎo)電能力來衡量，可以分為三類： 一類是導(dǎo)電能力較強(qiáng)的物質(zhì)叫導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體，如： 銀、銅、鋁等；另一類是幾乎不能導(dǎo)電的物質(zhì)叫絕緣體，如橡皮、塑料、陶瓷等。此外，還有一些物質(zhì)，它們的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，我們稱它們?yōu)榘雽?dǎo)體，如鍺、硅、硒、砷化鎵及一些金屬的氧化物或硫化物等。順便指出，現(xiàn)在使用的半導(dǎo)體材料大多數(shù)要制成晶體，因而把用半導(dǎo)體材料制作的晶體二極管、晶體三極管通稱晶體管。
在金屬導(dǎo)體中，原子核對(duì)價(jià)電子的束縛很弱，有大量的價(jià)電子能掙脫原子核的束縛成為自由電子，它們?cè)谕怆妶?chǎng)的作用下作定向運(yùn)動(dòng)形成電流，所以金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能良好。在金屬導(dǎo)體內(nèi)僅有一種載流子，即自由電子。必須注意，電流的方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反。
在絕緣體中，原子核對(duì)價(jià)電子的束縛很強(qiáng)，價(jià)電子不容易掙脫原子核的束縛成為自由電子，因此絕緣體的導(dǎo)電性能很差。
在半導(dǎo)體中，原子結(jié)構(gòu)比較特殊，原子核對(duì)價(jià)電子的束縛比導(dǎo)體強(qiáng)，比絕緣體弱。因此半導(dǎo)體既非良導(dǎo)體，又非絕緣體。那么半導(dǎo)體為什么會(huì)引起人們很大的興趣呢?原因并不在于它的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，而在于它具有獨(dú)特的性質(zhì)。人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)半導(dǎo)體受到外界光和熱的激發(fā)，它的導(dǎo)電能力會(huì)產(chǎn)生較大的變化。更為突出的是，在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)元素，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能就會(huì)大大增強(qiáng)，這些特點(diǎn)說明半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理不同于其他物質(zhì)。下面我們就從半導(dǎo)體內(nèi)部的導(dǎo)電規(guī)律說起。
目前常用的半導(dǎo)體材料是硅（si）和鍺（ge），它們都是四價(jià)元素，圖1表示硅單晶體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中相鄰的兩個(gè)原子由一對(duì)共有電子形成共價(jià)鍵，當(dāng)溫度低到絕對(duì)零度。
圖1 硅單晶結(jié)構(gòu)示意圖
和沒有外界光或熱散發(fā)時(shí)，處于共價(jià)鍵中的電子是一種束縛電子，不能自由移動(dòng)，其特性相當(dāng)于絕緣體，不能導(dǎo)電。但是，這種束縛并不是很牢固的，在常溫下，會(huì)有少數(shù)價(jià)電子受熱或光照激發(fā)獲得足夠能量，掙脫束縛成為自由電子。沒有外電場(chǎng)時(shí)，這些電子的移動(dòng)是無規(guī)則的。有外電場(chǎng)時(shí)，這些電子就逆著電場(chǎng)方向定向移動(dòng)形成電流，這叫做電子導(dǎo)電。
當(dāng)一個(gè)價(jià)電子掙脫了束縛成為自由電子后，同時(shí)在原來的位置上就留下一個(gè)空位，這個(gè)空位稱為空穴?？昭ǖ某霈F(xiàn)是半導(dǎo)體區(qū)別于其他導(dǎo)體的一個(gè)重要特點(diǎn)。
自由電子是帶負(fù)電的粒子，空穴可看作是帶正電的粒子，它們都是載流子。電路中電流由兩部分組成，在外電場(chǎng)作用下，自由電子的移動(dòng)和空穴的移動(dòng)方向相反，但形成的電流方向相同。