为了控制半导体的性质可以人为地掺入某种化学元素的原子，掺入杂质元素与半导体材料价电子的不同而产生的多余
价电子会挣脱束缚，成为导电的自由电子，杂质
电离后形成正电中心，称这些掺入的元素为施主杂质。
以半导体材料硅为例，杂质原子进入半导体硅后，只可能以两种方式存在。一种方式是杂质原子位于晶格原子间的间隙位置，常称为间隙式杂质；另一种方式是杂质原子去掉晶格原子而位于晶格格点处，常称为替位式杂质。
以硅中掺杂磷（P）为例，一个磷原子占据了硅原子的位置，磷原子有5个价电子，其中4个价电子与周围的4个硅原子形成共价键，还剩余一个价电子。同时磷原子所在处也多余一个正电荷+q（硅原子去掉价电子有正电荷4q，磷原子去掉价电子有正电荷5q），称这个正电荷为正电中心磷离子（P+）。所以磷原子替代硅原子后，其效果是形成一个正电荷中心P+ 和一个多余的价电子。这个多余的价电子就束缚在正电中心P+的周围。但是，这种束缚作用比共价键的束缚作用弱得多，只要很少的能量就可以使它挣脱束缚，成为导电电子在晶格中自由运动。