Фононы с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны, переводят некоторые электроны из верхней части валентной зоны в зону проводимости. В результате в зоне проводимости появляются свободные электроны, а в валентной зоне - незаполненные уровни. Те и другие образуются одновременно и в равных количествах. Теперь электроны обеих зон могут двигаться в электрическом поле, обеспечивая проводимость кристалла.
Перевод электрона из валентной зоны в зону проводимости аналогичен возбуждению электрона в изолированном атоме, т. е. переводу его на один из верхних уровней. Такое возбужденное состояние, как известно, является временным: через некоторое время электрон в атоме возвращается на исходный уровень, а в твердом теле - в валентную зону.
В корпускулярном аспекте это возвращение есть рекомбинация электрона и дырки. Среднее время возбужденного состояния электрона (т. е. пребывания его в зоне проводимости). С увеличением температуры увеличивается число "энергичных" фононов и возрастает количество электронно-дырочных пар. Соответственно растет собственная проводимость полупроводника.
Так как процентное содержание. примесных атомов обычно очень мало, то расстояния между ними относительно велики и их можно рассматривать как изолированные атомы, уровни которых, как известно, не превращаются в зоны. Эти уровни изображены на диаграмме штрихами; каждый штрих соответствует атому примеси. Донорная примесь характерна тем, что ее валентные уровни располагаются в верхней половине запрещенной зоны; все эти уровни заполнены при нулевой температуре.
