Носители заряда в полупроводниках

     Беспримесный, химически чистый полупроводник называется собственным.
     При температуре T=300 K в собственном полупроводнике нет свободных носителей заряда, его электрическая проводимость 
     Атомы в кристаллической решетке кремния и ряда других полупроводников связаны друг с другом за счет обменных сил, возникающих в результате попарного объединения валентных электронов соседних атомов, при этом каждый из атомов остается электрически нейтральным. Такая связь называется ковалентной. Повышение температуры вызывает колебательное движение атомов кристаллической решетки. В результате ковалентные связи между атомами могут разрываться, что приводит к образованию пары носителей заряда: свободного электрона и незаполненной связи - дырки вблизи того атома, от которого оторвался электрон. Процесс образования электронно-дырочных пар называется генерацией носителей заряда. Если этот процесс происходит под воздействием теплоты, то его называют термогенерацией.
     Незаполненная электроном связь быстро заполняется одним из валентных электронов соседнего атома, на месте которого образуется дырка, и этот процесс повторяется. Наличие дырки в полупроводнике эквивалентно наличию в нем частицы с положительным зарядом, равным по абсолютному значению заряду электрона.
     Электроны и дырки, образовавшиеся в результате термогенерации, совершают хаотическое движение в полупроводниковом кристалле в течении некоторого времени, называемого временем жизни, после чего свободный электрон заполняет незаполненную связь, становится связанным, при этом исчезает пара носителей заряда - свободный электрон и дырка. Этот процесс называется рекомбинацией.

Таким образом, при температуре K в свободной зоне (зоне проводимости) оказывается некоторое количество электронов, частично заполняющих ее. Валентная зона, заполненная целиком при T=300 K, при K заполнена не полностью, в ней имеются дырки.