在電子器件中，用得最多的半導體材料是硅和鍺，它們的簡化原子模型如下圖a所示。硅和鍺都是四價元素，在其最外層原子軌道上具有四個電子，稱為價電子。由于原子呈中性，故在圖中原子核用帶圓圈的+4符號表示。半導體與金屬和許多絕緣體一樣，均具有晶體結構，它們的原子形成有序的排列，鄰近原子之間由共價鍵聯結，其晶體結構示意圖如圖b所示。圖b中表示的是晶體的二維結構，實際上半導體晶體結構是三維的。

本征半導體是一種完全純凈、結構完整的半導體晶體。