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會員注冊首先必然是在晶體中，即其中的原子是十分有規律、整齊地排列著，其次是原子的核外電子容易受外界能量(熱、光…)而脫離原子核的束縛成為自由電子。每有一個電子(帶負電荷)離開原子核，就會在晶格中留下一個帶正電荷的空位置，即空穴。
比較好理解的，就如電影院中整齊排列的座位，每個座位坐著人。將人視作電子，只要有人站起來走動，成為“自由電子”，就會多出來一個空位置，即空穴。別的人如果改坐到這個空位置上，他又會留下新的空位置，即空穴“移動”到別的位置上了。這空穴的“移動”，本質是電子在移動，但又與自由電子的移動不同。
由原子結構理論可知，硅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 硅原子單晶體的共價鍵結構
圖中，硅原子外層的四個電子分別與四周相遴的硅原子中的一個電子形成共價鍵，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，即該兩個電子為相鄰兩原子共有，所以稱價電子。因此，硅單晶體（純凈的硅）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一樣不導電。
當在室溫下或受到外界加熱后，外界的能量將打破原先的共價健結構，使價電子掙脫原子核的束縛而成為自由電子，同時在該共價鍵的位置上留下一個空位，該空位也稱空穴，這個過程稱為“熱激發”。可見，受熱激發后，產生一個自由電子的同時，也就產生一個空穴，如圖2所示中成對出現的電子和空穴哪樣。所以，熱激發后將產生兩種載流子，電子載流子和空穴載流子。如果該半導體受到外加電場的作用，半導體中的電子載流子就會因電場力的作用而作定向運動，從而形成電子流電流。
圖2 硅原子單晶體熱激發產生的電子空穴對
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