在一定的温度下，原子可以在晶格的平衡位置上做热振动而产生热缺陷。根据涨落理论，晶体中在格点平衡位置做热振动的原子的能量是有起伏的。当某原子的能量起伏足够大时，它就能脱离格点而跑到邻近的空隙中去，并在失去多余的能量后就被束缚在那里而成为间隙原子，原来位置则成为空位。这种缺陷在晶体中的数量强烈地依赖于温度故称之为热缺陷。热缺陷属于点缺陷，主要有弗伦克尔缺陷和肖特基缺陷。原子脱离格点后，同时形成空位和间隙原子，且空位数等于间隙原子数，这称为弗伦克尔缺陷。原子从内部跑到表面以外的一个正常格点位置上构成新的一层，其原来位置成为一个空位，这样在晶体中只有空位而不存在间隙原子，这称为肖特基缺陷。由于原子须具有较大的能量才能挤入间隙位置，以及它迁移时激活能很小，所以晶体中空位一般比间隙原子多得多，因而空位是常见的点缺陷。
硅、锗中的空位通常多于其间隙原子，即常见为肖特基缺陷。硅、锗中的空位周围最邻近有4个原子，每个原子有一个不成对的电子，成为不饱和的共价键，这些键倾向于接受电子而表现出受主作用。对于间隙原子有4个可以失去的未形成共价键的电子，表现出施主作用。
在化合物半导体中，除了热振动引起的空位和间隙原子外，由于成分偏离正常的化学比，也会形成点缺陷。例如在砷化镓中，由于热振动可以使镓原子离开晶格点形成镓空位和镓间隙原子；也可以使砷原子离开晶格点形成砷空位和砷间隙原子。另外，由于砷化镓中镓偏多或砷偏多，也能形成砷空位或镓空位。这些缺陷是起施主还是受主作用，需由实验确定。已有实验表明，砷化镓中的砷空位和镓空位均表现为受主作用。
在锗、硅等元素半导体中，由于工艺已经相当完美，固有原子缺陷对材料的导电类型和电阻率没有显著影响，材料的性质可通过控制杂质的类型和浓度决定。但在化合物半导体中，固有原子缺陷对于材料的导电类型和电阻率有非常主要的影响。以二元化合物半导体（AB）为例，其B离子空位、A原子间隙都能向导带提供电子，而B原子间隙、A离子空位都能向价带提供空穴，因而即使不掺杂，材料已经是p型或n型了。这种固有原子缺陷浓度可能很高，可以和杂质浓度相比甚至比掺进去的杂质浓度更高，导致化合物半导体掺杂困难。
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