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在电导体中，电流由电子在原子间的独立运动产生，并通常从电极的阴极到阳极。在半导体材料中，电流也是由运动的电子产生的。但有时候，将电流想象成从原子到原子的缺电子运动更具有说明性。半导体里的缺电子的原子被称为空穴（hole）。通常，空穴从电极的正极"移动"到负极。

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对电子的运动做了适当的数学处理，提出了二阶偏微分的的薛定谔方程式。这个方程式的解，如果用三维坐标以图形表示的话，就是电子云。在不同的时代，人们对电子在原子中的存在方式有过各种不同的推测。早的原子模型是汤姆孙的梅子布丁模型。

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发表于1904年，汤姆逊认为电子在原子中均匀排列，就像带正电布丁中的带负电梅子一样。1909年，的卢瑟福散射实验翻了这模型。卢瑟福根据他的实验结果，于1911年，设计出卢瑟福模型。在这模型里，原子的绝大部分质量都集中在小小的原子核中，原子的绝大部分都是真空。