Bandstructuur van halfgeleiders
Zie elektrische geleiding en halfgeleider voor een meer gedetailleerde beschrijving van de bandstructuur.
In vaste stoffen hangt het vermogen van elektronen om als ladingsdragers te fungeren af van de beschikbaarheid van lege elektronische toestanden. Hierdoor kunnen de elektronen hun energie verhogen (d.w.z. versnellen) wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd. Evenzo maken gaten (lege toestanden) in de bijna gevulde valentieband geleiding mogelijk.
Het elektrisch geleidingsvermogen van een vaste stof hangt dus af van zijn vermogen om elektronen van de valentieband naar de geleidingsband te laten stromen. In het geval van een semimetaal met een overlappingsgebied is het elektrisch geleidingsvermogen dus hoog. Als er een kleine bandkloof (Eg) is, dan is de stroom van elektronen van valentieband naar geleidingsband alleen mogelijk als er een externe energie (thermisch, enz.) wordt toegevoerd; deze groepen met een kleine Eg worden halfgeleiders genoemd. Als de Eg voldoende hoog is, dan wordt de stroom van elektronen van valentie- naar geleidingsband onder normale omstandigheden verwaarloosbaar; deze groepen worden isolatoren genoemd.
Er is echter enige geleidbaarheid in halfgeleiders. Dit is het gevolg van thermische excitatie – sommige elektronen krijgen genoeg energie om in één keer over de bandkloof te springen. Zodra zij in de geleidingsband zijn, kunnen zij elektriciteit geleiden, evenals het gat dat zij in de valentieband hebben achtergelaten. Het gat is een lege toestand die de elektronen in de valentieband een zekere mate van vrijheid geeft.