载流子的产生和复合
第4组的元素的导电能力随着原子序数的增加而增加。碳在钻石的情况下是一个真正的绝缘体。硅和锗导电能力稍微高一点，但他们相对于金属比如锡和铅仍旧差很多。由于他们的介于中间的导电能力，所以硅和锗被称为半导体。 有导电能力就意味着有自有电子。为了能导电，半导体至少要有些价电子能逃逸出来。实验也确实证明在纯硅和锗中有很小但可测量的自由电子浓度。自由电子的存在表示有某种途径提供了打破共价键所需的能量。热力学统计原理认为这个能量来自于晶体结构中的随机热运动。尽管一个电子的平均热能相对来说很小（小于0.1电子伏特）这些能量也是随机分布的，但大量的电子就拥有了大量的能量。价电子脱离晶体结构的所需的能量称为ban
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