半导体一种材料的电导率是介于导体和绝缘体。化学上纯净的半导体，意味着没有杂质，被称为本征半导体或非掺杂半导体或i型半导体。最常见的固有半导体是硅(Si)和锗(Ge)，它们属于元素周期表的第IV组。Si和Ge的原子序数分别是14和32，因此它们的电子排布为1s22 s22 p63 s23 p2和122 s22 p63 s23 p64 s23 d104 p2,分别。
这表明硅和锗的最外层都有4个电子，即价电子层(用红色表示)。这些电子称为价电子，并对半导体的导电性能负责。
二维硅(甚至锗也一样)的晶格如图1所示。在这里可以看到，每个硅原子的价电子与相邻的硅原子的价电子形成共价键。
配对后,本征半导体失去了除了价电子之外的自由载流子。因此，在0K时，价带将充满电子，而导带为空(图2a)。在这一阶段，价带内的电子没有获得足够的能量来跨越半导体材料的禁带。因此，本征半导体在0K时起绝缘体作用。
然而，在室温下，热能可能会导致一些共价键断裂，从而产生如图3a所示的自由电子。由此产生的电子被激发并从价带转移到导带，克服了能量势垒(图2b)。在这个过程中，每个电子在价带中留下一个空穴。以这种方式产生的电子和空穴被称为本征载流子，并对本征半导体材料所表现出的导电性能负责。
虽然本征半导体能在室温下导电，但我们可以注意到，由于只有少数载流子，因此所展示的电导率很低。但是随着温度的升高，越来越多的共价键被打破，这导致了越来越多的自由电子。自由电子的数量，反过来，导致更多的电子运动到导带从价带。当电子在导带中的布居数增加时，本征半导体的电导率也增加。然而，电子数(n我)始终等于本征半导体中的空穴数(p我)。
在申请一个电场这样的一个本征半导体，可以使电子-空穴对在其影响下漂移。在这种情况下，电子的运动方向与施加电场的方向相反，而空穴的运动方向与电场的方向相反，如图3b所示。这意味着电子和空穴移动的方向是相互相反的。这是因为，作为一个特殊的电子原子向左移动，在原来的位置上留下一个空穴，来自邻近原子的电子通过与空穴重新结合来占据它的位置。然而，这样做的时候，它会在原来的地方留下一个洞。这可以看作是半导体材料中的空穴(在这种情况下向右侧)的运动。这两种运动，虽然方向相反，却导致了总的流动当前的通过半导体。
从数学上讲，载流子密度本征半导体是由
在这里,
Nc为导带中态的有效密度。
Nv是价带中态的有效密度。
为玻尔兹曼常数。
T是温度。
EF是费米能量。
Ev价带级别。
Ec表示导带的水平。
是普朗克常数。
米h是一个洞的有效质量。
米e是电子的有效质量。
