在电子器件中，用得最多的半导体材料是硅和锗，它们的简化原子模型如下图a所示。硅和锗都是四价元素，在其最外层原子轨道上具有四个电子，称为价电子。由于原子呈中性，故在图中原子核用带圆圈的+4符号表示。半导体与金属和许多绝缘体一样，均具有晶体结构，它们的原子形成有序的排列，邻近原子之间由共价键联结，其晶体结构示意图如图b所示。图b中表示的是晶体的二维结构，实际上半导体晶体结构是三维的。

本征半导体是一种完全纯净、结构完整的半导体晶体。