由原子結構理論可知，矽元素單晶體的原子結構都是排列成非常整齊的共價鍵結構，如圖1所示。

圖1 矽原子單晶體(ti) 的共價(jia) 鍵結構

        圖中，矽原子外層的四個(ge) 電子分別與(yu) 四周相遴的矽原子中的一個(ge) 電子形成共價(jia) 鍵，該電子既圍繞自身的原子核運動，同時又圍繞相鄰位置上的原子核運動，即該兩(liang) 個(ge) 電子為(wei) 相鄰兩(liang) 原子共有，所以稱價(jia) 電子。因此，矽單晶體(ti) （純淨的矽）在絕對零度時，這種原子結構非常穩定，沒有能夠自由活動的載流子，所以它的特性如同絕緣體(ti) 一樣不導電。

        當在室溫下或受到外界加熱後，外界的能量將打破原先的共價(jia) 健結構，使價(jia) 電子掙脫原子核的束縛而成為(wei) 自由電子，同時在該共價(jia) 鍵的位置上留下一個(ge) 空位，該空位也稱空穴，這個(ge) 過程稱為(wei) “熱激發”。可見，受熱激發後，產(chan) 生一個(ge) 自由電子的同時，也就產(chan) 生一個(ge) 空穴，如圖2所示中成對出現的電子和空穴哪樣。所以，熱激發後將產(chan) 生兩(liang) 種載流子，電子載流子和空穴載流子。如果該半導體(ti) 受到外加電場的作用，半導體(ti) 中的電子載流子就會(hui) 因電場力的作用而作定向運動，從(cong) 而形成電子流電流。

圖2 矽原子單晶體(ti) 熱激發產(chan) 生的電子空穴對

        那麽(me) 空穴載流子是如何導電的呢？通常，一個(ge) 原子核所帶的正電荷與(yu) 原子核外層電子所帶的負電荷在數量上是相等的，即整個(ge) 原子呈現電中性，而不帶電。當受熱激發使共價(jia) 鍵上的電子被激發成了自由電子後，就不受原來原子核的束縛。跑掉了一個(ge) 電子就相當於(yu) 失去了一個(ge) 單位的負電荷，破壞了原來的電中性，這就相當於(yu) 留下的空穴帶上了一個(ge) 正電荷。

        在矽晶體(ti) 原子結構中的電子，不管是受哪個(ge) 原子核的束縛，它所具有的能級都是相同的。因此當共價(jia) 鍵中出現一個(ge) 空穴後，與(yu) 該空穴相鄰的共價(jia) 鍵上的電子就非常容易跑到這個(ge) 空位置中，使得該相鄰的共價(jia) 鍵上形成一個(ge) 空穴，其效果好象空穴從(cong) 原來的位置移動到了相鄰的共價(jia) 鍵上去一樣。然後新的空穴又會(hui) 被附近的共價(jia) 鍵上的價(jia) 電子填充。如此不斷地重複，就相當於(yu) 這個(ge) 帶正電荷的空穴在晶體(ti) 中運動一樣。

        由於(yu) 晶體(ti) 中填補空穴的電子來自其它相鄰的共價(jia) 鍵中的價(jia) 電子，這些電子在外電場E的作用下逆電場運動，則帶正電的空穴將順電場而運動，也就形成了空穴電流了。