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电子产品中使用的三种必要材料是缘体、半导体和导体，这些材料按电现象分类。电阻率也称为电阻，是衡量材料拒电流流过它的效率的。电阻率的质量单位是欧姆表 [Ω m]。具有低电阻率的材料表明电荷在整个半导体中的有效移动。半导体是电阻率值介于缘体和导体之间的材料。这些材料既不是智能缘体也不是智能导体。它们只有几个自由电子，因为它们的原子以其结晶的形式紧密结合，被称为“晶格”。半导体样品是硅和锗。
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V族元素如磷、锑和砷通常被归类为N型杂质。这些元素有五个价电子。当N型杂质掺杂到硅晶体中时，五个价电子中的四个与相邻的晶体原子形成四个强共价键，留下一个自由电子。同样，每个 N 型杂质原子都会在导带中产生一个自由电子，如果对材料施加电位，该自由电子将漂移以传导电流。N 型半导体也可以称为施主。硼、铝、镓和铟等 III 族元素通常被归类为 P 型杂质。这些元素具有三个价电子。当P型杂质掺杂到硅晶体中时，三个价电子都与相邻的晶体原子形成三个强共价键。
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在这种结构中，每个硅原子与其相邻的硅原子共享其四个价电子中的一个。由五个硅原子组成的规则系列单元组成的固体硅晶体。硅原子的这种规则和固定排列的单元称为晶格。将磷、砷和锑等杂质添加到硅晶体结构中，将本征半导体转变为非本征半导体。这些杂质原子被称为五价杂质，因为外层的五个价电子与相邻原子共享自由电子。五价杂质原子也被称为施主，因为杂质原子中的五个价电子与硅的四个价电子形成四个共价键，留下一个自由电子。每个杂质原子在导带内产生一个自由电子。一旦对 N 型半导体施加正电位，剩余的自由电子就会形成漂移以产生电流。