2-28　什么是共价键？什么是空穴？

在半导体中，原子与原子之间是靠什么联系在一起呢？在前面已经讲过，硅和锗的原子最外层都有4个价电子和4个“空位”。在晶格中，每个原子周围都有4个最靠近的原子作为其“邻居”，每个原子拿出1个价电子和它的1个“邻居”共享。同样，每个“邻居”也拿出1个价电子和它共享。这一对共享的价电子使两个硅原子或锗原子之间产生了一种束缚力，就像链条一样把两个原子拴住。这两个共享价电子所形成的束缚作用就称为共价键。

共价键中的电子是两个原子共有的，它们被束缚在围绕这两个原子的某一轨道上，所以共价键结构的晶体虽然有大量价电子，但它们都不是自由电子，因而不能导电。如此说来，半导体应该是绝缘体了，为什么在一定温度下半导体又能导电呢？原来，共价键中的电子虽然处于束缚状态，但这种束缚并不牢固，只要供给电子一定能量，它就可以挣脱束缚而成为自由电子。

那么，使价电子脱离束缚所需要的能量从哪里来呢？在一定的温度下，晶体中的原子要作热运动，价电子可以从原子的热运动中得到能量，从束缚的状态变为自由状态，成为自由电子。现在以硅为例来解释一下导电原理。在1个价电子脱离硅原子核的束缚成为自由电子的同时，它原来的位置由于缺少了1个价电子而留下1个空位，这个空位就是所说的空穴。