Кристаллическая решетка кремния называется тетраэдрическои или решеткой типа алмаза. Она характерна также для германия и всех четырехвалентных элементов. В основе такой решетки лежит пространственная фигура - тетраэдр, в углах и центре которой расположены атомы.
Характерная особенность тетраэдрическои системы заключается в одинаковом расстоянии центрального атома от четырех угловых. Каждый угловой атом в свою очередь служит центральным для других четырех ближайших атомов. Совокупность нескольких тетраэдров образует элементарную ячейку кубической формы с размером ребра около 0,5 нм (постоянная решетки).
В последующих выводах мы будем пользоваться плоским эквивалентом тетраэдрической структуры, в котором сохранена главная особенность решетки типа алмаза - одинаковые расстояния между смежными атомами. Связь атомов в рассматриваемой решетке устанавливается вследствие наличия специфических обменных сил, возникающих в результате опарного объединения валентных электронов. Соответственно "в среднем" каждый атом обладает устойчивой восьми электронной оболочкой. Такая связь атомов, при которой каждый из них остается нейтральным, называется парно электронной, ковалентной или просто валентной в отличие от ионной связи, обусловленной электрическими силами и имеющей место, например, в решетке каменной соли Na+Cl, где атомы ионизированы. Совершенно однородная структура бывает у кристалла лишь при температуре абсолютного нуля. По мере нагревания полупроводника часть валентных связей нарушается под действием тепловых колебаний атомов в решетке.
