Halvledarbandstruktur
Se elektrisk ledning och halvledare för en mer detaljerad beskrivning av bandstrukturen.
I fasta ämnen beror elektronernas förmåga att fungera som laddningsbärare på tillgången på lediga elektroniska tillstånd. Detta gör det möjligt för elektronerna att öka sin energi (dvs. accelerera) när ett elektriskt fält anbringas. På samma sätt möjliggör hål (tomma tillstånd) i det nästan fyllda valensbandet också ledningsförmåga.
Som sådan beror den elektriska ledningsförmågan hos ett fast ämne på dess förmåga att låta elektroner flöda från valensbandet till ledningsbandet. Därför är den elektriska ledningsförmågan hög i fallet med en halvmetall med ett överlappningsområde. Om det finns ett litet bandgap (Eg) är elektronflödet från valens- till ledningsbandet möjligt endast om en extern energi (termisk etc.) tillförs; dessa grupper med litet Eg kallas halvledare. Om Eg är tillräckligt stort blir flödet av elektroner från valens- till ledningsbandet försumbart under normala förhållanden; dessa grupper kallas isolatorer.
Det finns dock en viss ledningsförmåga i halvledare. Detta beror på termisk excitation – några av elektronerna får tillräckligt med energi för att hoppa över bandgapet i ett svep. När de väl befinner sig i ledningsbandet kan de leda elektricitet, liksom det hål de lämnat kvar i valensbandet. Hålet är ett tomt tillstånd som ger elektronerna i valensbandet en viss frihetsgrad.