Puolijohteiden kaistarakenne
Katso kaistarakenteen yksityiskohtaisempaa kuvausta varten sähköinen johtuminen ja puolijohde.
Kiinteissä aineissa elektronien kyky toimia varauksenkuljettajina riippuu vapaiden elektronitilojen saatavuudesta. Tämän ansiosta elektronit voivat lisätä energiaansa (eli kiihtyä), kun niihin kohdistetaan sähkökenttä. Vastaavasti reiät (tyhjät tilat) lähes täytetyssä valenssikaistassa mahdollistavat myös johtavuuden.
Siten kiinteän aineen sähkönjohtavuus riippuu sen kyvystä virrata elektroneja valenssikaistasta johtavuuskaistalle. Näin ollen semimetallin tapauksessa, jossa on päällekkäisalue, sähkönjohtavuus on suuri. Jos bändiaukko (Eg) on pieni, elektronien virtaus valenssikaistasta johtavuuskaistalle on mahdollista vain, jos ulkoista energiaa (lämpöenergiaa jne.) syötetään; näitä ryhmiä, joilla on pieni Eg, kutsutaan puolijohteiksi. Jos Eg on riittävän suuri, niin elektronien virtaus valenssikaistasta johtavuuskaistalle muuttuu normaalioloissa merkityksettömäksi; näitä ryhmiä kutsutaan eristeiksi.
Puolijohteissa on kuitenkin jonkin verran johtavuutta. Tämä johtuu termisestä herätteestä – osa elektroneista saa tarpeeksi energiaa hyppäämään kerralla bändiaukon yli. Kun ne ovat johtavuuskaistalla, ne voivat johtaa sähköä, samoin kuin niiden valenssikaistalle jättämä reikä. Reikä on tyhjä tila, joka antaa valenssikaistassa oleville elektroneille jonkin verran vapautta.