Puolijohteet|
Tärkeimmät puolijohdemateriaalit elektroniikassa ovat pii (Si), galliumarsenidi (GaAs) ja germanium (Ge). Näistä pii on elektroniikan eniten käytetty materiaali. Piitä on maankuoressa erilaisina yhdisteinä (mm. hiekka) n. 26 painoprosenttia verrattuna kaikkiiin muihin alkuaineisiin. Tämä osaltaan selittää piin suosiota puolijohdemateriaalina. Alkuainepuolijohteita ovat lähinnä ryhmän IV aineet. Lisäksi käytetään monia yhdistepuolijohteita, kuten edellä mainittu GaAs. Kiderakenne Puolijohteen atomirakenne on yleensä kiderakenne, joissa atomien välillä on kovalenttinen sidos. Oktettirakenne on tyypillistä yleensäkin kemiallisten sidosten synnyssä - atomi pyrkii tilanteeseen, jossa sen uloimmalla elektronikuorella on kahdeksan elektronia. Jos atomilla ei ole itsellään kahdeksaa elektronia ulkokuorellaan, se pyrkii vastaanottamaan tai luovuttamaan elektroneja muilta atomeilta. Esimerkiksi piillä on 14 elektronia, joista 4 on valenssielektroneja. Näiden neljän valenssielektronin avulla piiatomit kiinnittyvät neljään viereiseen piiatomiin kovalentilla sidoksella "lainaamalla" viereisiltä atoimeilta yhteensä neljä elektronia.Hyvin matalassa lämpötilassa kaikki elektronit ovat sitoutuneet rakenteeseen, mutta jo lämpötilan kohottaminen riittää rikkomaan osan sidoksista ja vapaita elektroneja pääsee muodostumaan, seuraava kuva. |
 Piimateriaaliin ideaalinen kiderakenne kaksiuloitteisesti esitettynä (a), jossa yksittäiset atomit ovat kiinnittyneet toisiinsa kovalenttisten sidosten avulla. Tuomalla materiaaliin ulkoista energiaa (b), alkaa osa valenssielektroneista irrota kiderakenteesta, ja materiaalissa on varauksia (vapaita elektroneja ja aukkoja), jotka mahdollistavat virran kulun materiaalissa. Edellisessä kuvassa piin rakennetta on esitetty kaksiulottoisella mallilla. Käytännössä materiaalin rakenne on luonnollisesti kolmiulotteinen, ja puolijohdemateriaalin hilarakenne on timanttihila (tai sinkkivälkehila). Seuraavassa kuvassa on esitetty timanttihilan periaatteellinen rakenne.  Timanttihilan periaatteellinen rakenne kahdesta kulmasta katsottuna. Pallot esittävät atomeja ja viivat elektronisidoksia. |