1. 硅是一种半导体材料，它以四价原子的形式存在，通过共价键与周围的硅原子相连。
2. 在纯净的硅晶体中，每个硅原子都与其他四个硅原子形成四面体结构，共享电子，没有自由移动的电子，因此不导电。
3. 然而，当硅晶体中掺入五价元素如磷、砷或锑时，这些杂质原子会替代硅原子成为晶格的一部分。
4. 这些杂质原子的五个价电子中，四个与周围的硅原子形成共价键，而多余的一个电子则较为松散地束缚在杂质原子附近，形成所谓的“自由载流子”。
5. 这些自由载流子可以在晶体中移动，因此掺杂后的硅材料能够导电。这个过程类似于氢原子中的电子，因此可以用类氢模型来描述。
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