自然界的物質(zhì)，按照導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三類。物質(zhì)的導(dǎo)電性能決定于原子結(jié)構(gòu)。導(dǎo)體一般為低價(jià)元素，例如銀、銅和鋁等金屬材料都是良好的導(dǎo)體，它們最外層的電子極易掙脫原子核的束縛成為自由電子，在外電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電流。高價(jià)元素或高分子物質(zhì)，它們的最外層電子受原子核的束縛力極強(qiáng)，很難成為自由電子，所以它們的導(dǎo)電性極差，稱為絕緣體。常用的半導(dǎo)體材料有硅（si）和鍺（ge），它們最外層軌道上都有4個(gè)電子，如圖1（a）所示。最外層電子通常稱為價(jià)電子。為了方便起見，常用+4價(jià)電荷的正離子和周圍的4價(jià)電子來表示一個(gè)4價(jià)元素的原子，如圖1（c）所示。硅和鍺的最外層電子既不像導(dǎo)體那么容易掙脫原子核的束縛，也不像絕緣體那樣被原子核束縛得那么緊，因此其導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。
(a)鍺
(b)硅
(c)簡(jiǎn)化模型
圖1 鍺和硅的原子結(jié)構(gòu)