兩種半導(dǎo)體材料分別是硅( silicon)和鍺。硅原子和鍺原子都有4個共價電子。RB520S-30二者之間的不同之處是硅的原子核中有14個質(zhì)子，而鍺的原子核中有32個質(zhì)子。圖16.1中示出了兩種材料的原子結(jié)構(gòu)的表示方法。
    鍺中的共價電子在第四層，而硅中的共價電子在第三層，離原子核更近。這意味著鍺原子中的共價電子比硅原子中的共價電子處于更高的能級，因此需要較少的外部能量就能從原子逃逸。這一性質(zhì)使得鍺在高溫時不如硅穩(wěn)定，這也是硅在半導(dǎo)體材料中得到更廣泛應(yīng)用的主要原因。
    圖16.1  硅原子與鍺原子圖示

           
    當(dāng)某些原子結(jié)合成分子形成一種固態(tài)材料時，它們將自己組合成一種稱為晶體( crystal)的固定結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)中的原子通過共價鍵( covalent)結(jié)合到一起，共價鍵是由各原子中的共價電子相互結(jié)合產(chǎn)生的。硅就是一種晶體材料。
    圖16.2給出了每一個硅(Si)原子與4個相鄰原子構(gòu)成硅晶格的位置。一個硅原子利用4個共價電子與其相鄰的4個原子分別共享一個電子。這就使得每一個原子都能有效地建立8個共價電子，產(chǎn)生一個穩(wěn)定的化學(xué)狀態(tài)。同樣，共價電子間的這種共享產(chǎn)生了將原子結(jié)合到一起的共價鍵，每一個共享電子都被相鄰的兩個原子同時吸引。本征( intrinsic)晶體是沒有雜質(zhì)的晶體。