原子的基本結構是什麼
為了了解半導體導電的內在機理，我們必須先從原子的基本結構講起。
通過對物質結構的研究，人們發現：任何物質都是由原子組成的，而原子又由原子核和圍繞它運轉的電子所組成。電子帶負電並且在運轉時具有固定的軌道。不同的軌道表示電子所具有的能量各不相同。每個電子只能在自己的軌道上運轉，即只具有某個固定的能量。這些電子與原子核的關係就像許多人造衛星圍繞著地球運轉一樣。但這僅僅是個比喻，實際上，電子圍繞原子核運轉的情況與人造衛星是不一樣的。
電子以一定的機率出現在原子核外圍的一定區域內，我們所說的「軌道」是指電子出現機率最大的那部分區域。這樣，電子運轉的「軌道」實際上是呈雲狀，我們稱為電子云。為了方便起見，我們在這裡把電子云看作那樣的軌道。原子非常小，例如，1億個氫原子排列起來約只有1釐米長。原子核是帶正電的，它的正電荷數正好與電子所帶的負電荷數總數相等，因此整個原子是呈中性的。由於相反的電荷相互吸引所以原子核和電子之間有一個吸引力，使得每個電子都被限定在它們各自的軌道上，不能任意離開原子核。
原子核由帶正電荷的質子和中性的中子組成。各種元素原子之間的差別主要在於原子核所帶的正電荷數（或核外電子數）不同。一個原子所具有的質子數（也就是原子核所帶的正電荷數）稱為原子序數，例如：矽的原子序數為14，就是說每個矽原子核有14個質子，因而在核外有14個電子；鍺的原子序數為82，也就是說每個鍺原子核有32個質子而核外有32個電子。
現在，讓我們再來看看電子是怎樣圍繞原子核而分布的。任何元素的原子，它們的電子都是從裡到外一層一層分布的，而且每層的電子數是一定的。如果把作為層數，則每層的電子數最多不能超過22個。例如第一層（n=1），也就是最靠近原子核的那一層，只能容納2個電子；第二層（n =2）最多只能容納8個電子；第三層（n =3）最多只能容納18個電子；第四層（n=4）最多只能容納32個電子……，依次類推。電子分布的原則是，填滿了裡層再填外層，最外層的電子數不能超過8個（只有一個電子層的原子，該層電子數不能超過2個）。所以，最外層往往會出現電子數不足8個而留下「空位」的現象。例如矽原子有14個電子，第一層2個，第二層8個，第三層只有4個還留下4個「空位」。又如鍺原子有32個電子，而它的最外層（第四層）也只有4個電子，留下4個「空位」。
電子的層數可用1、2、3、4……來表示，也可用K、L、M、N……表示。在原子中，由於內層電子靠原子核近，受原子核的吸引力強，所以不易離開原子而自由活動。最外層電子離原子核最遠，它們脫離原子核所需要的能量最小，所以容易離開原子核而成為自由電子。我們把最外層的電子稱為價電子。元素的化學性質是由其原子最外層的電子數來決定的。一種元素的原子最外層有幾個價電子，我們就稱這種元素為幾族元素。例如矽、鍺原子最外層有4個價電子，所以稱它們為四族元素。同樣，磷（P）、砷（As）、銻（b）最外層有5個價電子，就稱它們為五族元素；硼（B）、鋁（A1）、鎵（Ga）最外層有3個價電子，就稱它們為三族元素。
顯然，如果原子最外層失去一個電子，則原子核的正電荷數就大於核外電子的負電荷數。原子的電中性一旦受到破壞，便顯示帶正電。我們稱這種失去電子的原子為正離子。同樣，如果原子最外層增加了一個電子，原子便成了一個帶負電的負離子。原子變成離子的過程稱為電離。