Чтобы объяснить рассмотренные опыты, рассмотрим внутреннее строение полупроводника на примере кристалла германия.

Каждый атом германия в кристаллической решетке окружен четырьмя соседними атомами. С каждым из атомов он образует ковалентные неполярные связи, отдавая на каждую связь по одному из своих валентных электронов. Свободных электронов в «чистом» кристалле при обычных условиях практически нет. Лишь небольшое количество связанных электронов могут преодолеть силы притяжения, «выйти» из связи и превратиться в свободные электроны. А электрический ток создают именно свободные электроны.

При мере нагревания или освещения кристалла многие электроны приобретают достаточную энергию, чтобы оторваться от своих атомов. Свободных электронов становится больше, что и означает увеличение проводимости полупроводника (уменьшение электрического сопротивления).

При каждом обрыве ковалентной связи образуется два носителя заряда, которые могут участвовать в создании электрического тока: свободный электрон и дырка. Дырки представляют собой вакантные места в связях, по которым могут перемещаться связанные электроны. Движение большого количества связанных электронов в электрическом поле выглядит, как перемещение положительных зарядов — дырок — в противоположном направлении.

Таким образом, собственная проводимость чистого полупроводника будет в одинаковой степени обусловлена электронной проводимостью (движением свободных электронов) и дырочной проводимостью (движением связанных электронов по вакантным местам, то есть дырок).