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上篇文章談到了金屬物質價電子少，外電子層存在電子空位，論述了電壓波在空位之間傳導，促成了流通、形成導電。接下來我們要討論半導體導電原理，半導體的導電原理也是因為有電子通路 ——流通 ,從此確立所有物質的導電原理同出一理。
談到了電子空位導電，建立了流通之說，論述了電壓波的傳導和金屬的導電。有人會詰問：矽、鍺、金剛石等物質的原子外層僅 4個價電子，還有 4個空位，那它們為什麼不導電？石墨也是由碳原子構成，它為什麼又導電呢？ (石墨導電放在後面討論 )
這裡需要說明的是：導電是物質的整體性能，不應以單個或幾個原子的狀態來認識整體，電子空位是電子在價和運動時出現的暫時效應，不能以靜止的眼光來看待空位，亦不能以靜止的眼光來看待物質的導電。
半導體半導體一般是由 4價的矽（或者是鍺，以下同）為主體材料，在矽、鍺晶體中每個原子與相鄰的 4個原子共用外層電子組成 4個結構元，四周的價和電子以均勻的速率規則繞核心而運動，從整體上看，其核外電子層是均勻飽滿的，難以形成電子空位，所以很純的單晶矽基本不導電 (電阻很大 )。
Ｎ型半導體在純矽晶體中加了少量的 5價元素後，就形成了 N型半導體。摻雜加入的 5價元素，例如磷原子，鑲嵌在矽晶體中，磷原子佔據了晶體中矽原子的一個位置，磷的 5個價電子參與矽中的 4個價和運轉，尚有 1個價電子無價和軌道，這多出的一個電子並不是在外老實呆著，而是稍有機會就混雜進入別的價和運轉的軌道中，參與價和運轉，擾亂了原矽晶體均勻的速率，使得整個晶體中的價和電子的運轉出現了擁擠和等待的紊亂現象。有許多暫態價和電子因途中紊亂而沒有到位，於是晶體中出現了臨時性的電子空位 (臨時性空位在晶體中佔有一定概率 )，電壓波可以乘機傳導，電子可以在電壓波的引導下乘虛而入，形成電子的定向流動 ——電流。這樣，摻雜 5價元素使得矽晶體的價電子的運轉出現了擁擠和等待的紊亂，使得電子空位呈現，材料導電能力增加，形成了 N型半導體。
P型半導體在矽晶體中加入少量的 3價元素後，就形成了 P型半導體。 3價元素例如硼，在價和結構中頂替了一個矽原子，因硼外層只有 3個價電子，使得與硼相連的 4個結構元中有一個是單電子價和運轉，形成了電子空位。與這個單電子結構元相連的 6個結構元相繼有電子進入補充，形成了更多的電子空位，電壓波乘機在電子空位間傳導，引導電子換位元移動形成電流。這樣，摻雜 3價元素使得矽晶體的導電能力較大地增加，形成了 P型半導體。與單電子結構元相連的 6個結構元的外端又連著 18個結構元相繼有電子進入補充，這樣電子空位呈 2×3^ｎ擴展，也就有更多的結構元有可能呈現電子空位。於是，該晶體的導電能力也呈幾何級數增加，所以 P型半導體的導電能力較好。在摻雜比例相等的情況下，P型半導體的導電能力比 N型半導體要大上千倍，其實質原因就在於此。P型半導體的電子空位是摻雜物直接帶來的，不像 N型半導體是由摻雜多出電子造成擁擠、混亂所形成的，所以 P型的熱敏性能沒有 N型半導體那麼明顯。不管是 N型還是 P型半導體，其導電能力都是由電子空位提供的。電子空位則是由晶體中雜質分佈而引起價和電子紊亂運行所致，所出現的電子空位是暫態的、隨機的。這也導致了半導體的 “測不准 ”及溫升、熱敏、光敏等諸多物理性質。
二極體把 N型和 P型半導體材料緊密結合起來外端連上導線，就形成了半導體二極體。二極體關鍵的部位在兩種材料的結合處，人們稱之為 PN結。電晶體的 PN結的實質是疏通或堵塞電子空位。（圖一）
N型半導體 PN結 P型半導體
圖一半導體二極體
由於 N型半導體是 5價的磷鑲嵌在矽晶體中，磷在以 4價為主體的矽結構元的連接中，有多出的電子。而在 P型半導體中是 3價的硼在以矽為主體的結構元連接中，頂替了一個矽原子的位置，在整體上則缺少電子。把這兩種晶體緊密結合，N型半導體中多出的電子向 P型半導體中擴散。這樣，在結合部附近，N型半導體中多出的電子正好填補了 P型半導體中的電子的缺失。形成 PN結。因為物質的每個電子都有原來的歸屬，這樣的擴散不可能太遠，也不穩定。所以 PN結很薄，也不很穩定。存在著較少的臨時電子空位，電壓波還是能在其間傳導。
在二極體中，PN結的電阻最大，P區電阻最小，N區電阻在二者之間。如果在二極體加上反向直流電壓（使電子由 P流向 N的電壓），在電壓的驅使下電子由 P極進入，經過電子空位，到了 PN結處。因為 P區的電阻最小，電子流速較快，大量的電子到達 PN結處，電阻變大、運動受阻，電子就在 PN結前聚積，把 P區更多的電子空位填滿，使得 PN結變寬，電阻更大，大到連電壓波也不能導通。於是，從 P極進入的電子填塞了電子空位，沒有了電子空位 ,所以此路不通，不能導電。
在二極體上加上正向直流電壓，（電子由 N流向 P的電壓），在電壓的驅使下，因為 P區的電阻最小，PN結中的電子迅速地流向 P區，打破了 PN結的平衡，使得 PN結中缺少電子，形成一個新的 P區。（實際上這時的 PN結已不存在，已經形成了新的 P型半導體）在電壓的驅使下，電子進入 N區。外電子的到來，更加劇了 N區價和電子運動的紊亂，使 N區的導電能力增加，多出的電子順利地通過了 PN結湧向 P區，因為這時 PN結已不存在，P區的電阻最小，電子在 P區流動最快，不會形成淤積、堵塞，所以形成了通暢的電流。
綜上所述，電子由 P區向 N行不通，而由 N向 P則順利暢通，這樣，就形成了二極體的單向導電性能，所以二極體可以用來整流、檢波（截斷反向電流）還可以利用二極體反向電阻大，在電路中起隔離作用。
由於 N型半導體是摻雜多電子元素使規律運轉的核外電子產生運動不均衡 ,當電流從 N流向 P，在 PN結處因有多出和缺少電子相連，形成了電子運動的紊亂，一些電子因外來電子的干擾，形成不了繞核電子而發生振動。PN結內沒有歸宿的電子如果低頻振動發出紅外線，半導體發熱；如果摻雜材料不同，電子以較高頻振動輻射出電磁波，使得半導體發光。發熱、發光本來是半導體導電不良的副作用，但是由於半導體發熱、發光的效率高而且容易控制，於是人們製作了專門的半導體發熱裝置；製作了專門的發光二極體（L電子速率不同的材料，LD發光顏色不同，現在，LD已經成為了電光源材料的主角。
石墨結構及其導電（圖二）
圖二石墨結構及其導電
石墨是由碳原子構成，其外層有 4個價電子，但是其晶體是片狀石墨晶格結構，每個原子與周邊的 3個原子組成平面丫字形結構元，進而結合成平面六邊形結構，形成片狀。而另一價電子則在兩平面間作價和運轉。其原子的層間間距是平面間距的二倍多，層間價和電子在途時間較長，層間電子在途時，就形成了電子空位，電壓波在其間傳導，電子在回路中換位元移動形成電流，於是石墨就成了良好的導體，同時也構成了石墨導電體的方向性。
綜上所述，4價物質的導電：N型半導體、P型半導體、以及石墨的導電，全都是外電子層存在電子空位，電壓波在空位之間傳導，促成了流通、形成導電。這樣，半導體的導電原理與金屬的導電完全相同。這就是大自然簡單性的原則，造物主不會製作有的有自由、有的沒有自由的電子；不會製作各種各樣的導流子；更不會製作那些導帶、禁帶、勢壘。所有物質的導電原理如出一轍-流通。
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