Электронные и дырочные носители заряда образуются в кремнии из-за нарушения ковалентных связей. 4 На внешней электронной оболочке атома кремния расположены четыре валентных электрона. 1 Каждый из них готов образовать общую электронную пару с валентным электроном другого атома. 1 В результате атом кремния окружается четырьмя пристыковавшимися к нему атомами, каждый из которых вносит по одному валентному электрону. 1 Соответственно, вокруг каждого атома оказывается по восемь электронов (четыре своих и четыре чужих). 1

В однородных полупроводниках основной причиной образования пар электронов и дырок является нагрев, то есть термогенерация. 4 Чем выше температура кремния, тем больше энергия электронов, и тем большее количество ковалентных связей не выдерживает и рвётся. 1

При наличии примесей в кремнии также может возникать примесная проводимость. 4 Например, при введении в кремний атомов фосфора четыре его электрона связываются с четырьмя электронами кремния, а пятый электрон фосфора оказывается слабо связан с ядром атома и делается свободным. 4 В результате атом фосфора приобретает единичный положительный заряд. 4 Свободные электроны примесных атомов добавляются к электронам, порождённым термогенерацией, поэтому проводимость полупроводника делается преимущественно электронной. 4

Напротив, при введении трёхвалентных атомов, например, бора, алюминия, галия, индия, в результате замещения ими в узлах кристаллической решётки появляется необходимость в дополнительном электроне. 4 Данный электрон берётся из основной решётки, следовательно, в том месте, откуда пришёл электрон, образуется дырка, которая добавляется к термогенерированным дыркам. 4 Такие полупроводники называются дырочными или p-типа. 4