能帶和能帶隙
能帶和能帶隙能級（Enegy Level）：在孤立原子中，原子核外的電子按照一定的殼層排列，每一殼層容納一定數量的電子。每個殼層上的電子具有分立的能量值，也就是電子按能級分布。為簡明起見，在表示能量高低的圖上，用一條條高低不同的水平線表示電子的能級，此圖稱為電子能級圖。
能帶（Enegy Band）：晶體中大量的原子集合在一起，而且原子之間距離很近，以矽為例，每立方厘米的體積內有5×1022個原子，原子之間的最短距離為0.235nm。致使離原子核較遠的殼層發生交疊，殼層交疊使電子不再局限於某個原子上，有可能轉移到相鄰原子的相似殼層上去，也可能從相鄰原子運動到更遠的原子殼層上去，這種現象稱為電子的共有化。從而使本來處於同一能量狀態的電子產生微小的能量差異，與此相對應的能級擴展為能帶。 禁帶（Forbidden Band）：允許被電子占據的能帶稱為允許帶，允許帶之間的範圍是不允許電子占據的，此範圍稱為禁帶。原子殼層中的內層允許帶總是被電子先占滿，然後再占據能量更高的外面一層的允許帶。被電子占滿的允許帶稱為滿帶，每一個能級上都沒有電子的能帶稱為空帶。
價帶（Valence Band）：原子中最外層的電子稱為價電子，與價電子能級相對應的能帶稱為價帶。
導帶（Conduction Band）：價帶以上能量最低的允許帶稱為導帶。
導帶的底能級表示為Ec，價帶的頂能級表示為Ev，Ec與Ev之間的能量間隔稱為禁帶Eg。
導體或半導體的導電作用是通過帶電粒子的運動（形成電流）來實現的，這種電流的載體稱為載流子。導體中的載流子是自由電子，半導體中的載流子則是帶負電的電子和帶正電的空穴。對於不同的材料，禁頻寬度不同，導帶中電子的數目也不同，從而有不同的導電性。例如，絕緣材料SiO2的Eg約為5.2eV，導帶中電子極少，所以導電性不好，電阻率大於1012Ω•cm。半導體Si的Eg約為1.1eV，導帶中有一定數目的電子，從而有一定的導電性，電阻率為10-3—1012Ω•cm。金屬的導帶與價帶有一定程度的重合，Eg=0，價電子可以在金屬中自由運動，所以導電性好，電阻率為10-6—10-3Ω•cm。
孤立原子的能帶
孤立原子的外層電子可能取的能量狀態（能級）完全相同，但當原子彼此靠近時，外層電子就不再僅受原來所屬原子的作用，還要受到其他原子的作用，這使電子的能量發生微小變化。原子結合成晶體時，原子最外層的價電子受束縛最弱，它同時受到原來所屬原子和其他原子的共同作用，已很難區分究竟屬於哪個原子，實際上是被晶體中所有原子所共有，稱為共有化。原子間距減小時，孤立原子的每個能級將演化成由密集能級組成的準連續能帶。共有化程度越高的電子，其相應能帶也越寬。孤立原子的每個能級都有一個能帶與之相應，所有這些能帶稱為允許帶。相鄰兩允許帶間的空隙代表晶體所不能占有的能量狀態，稱為禁帶。若晶體由N個原子（或原胞）組成，則每個能帶包括N個能級，其中每個能級可被兩個自鏇相反的電子所占有，故每個能帶最多可容納2N個電子。價電子所填充的能帶稱為價帶。比價帶中所有量子態均被電子占滿，則稱為滿帶。滿帶中的電子不能參與巨觀導電過程。無任何電子占據的能帶稱為空帶。未被電子占滿的能帶稱為未滿帶。例如一價金屬有一個價電子，N個原子構成晶體時，價帶中的2N個量子態只有一半被占據，另一半空著。未滿帶中的電子能參與導電過程，故稱為導帶。
固體的能帶
固體的導電性能由其能帶結構決定。對一價金屬，價帶是未滿帶，故能導電。對二價金屬，價帶是滿帶，但禁頻寬度為零，價帶與較
能帶和能帶隙能帶理論在闡明電子在晶格中的運動規律、固體的導電機構、合金的某些性質和金屬的結合能等方面取得了重大成就，但它畢竟是一種近似理論，存在一定的局限性。例如某些晶體的導電性不能用能帶理論解釋，即電子共有化模型和單電子近似不適用於這些晶體。多電子理論建立後，單電子能帶論的結果常作為多電子理論的起點，在解決現代複雜問題時，兩種理論是相輔相成的。
固體的能帶理論
固體的能帶理論是理解固體的導電性能所必須的重要理論，它奠定了半導體物理的理論基礎。 能帶結構理論可形象解釋如下： 一氫原子的能級如下圖，它的每條能級都是簡併的。若用一定的手段可使它們分裂，每個能級能變成一個能級束。每個能級束中的諸能級靠得很近，該束中最高能級與最低能級的能量差△E很小，這樣的每個能級束稱為一條能帶，△E稱為能帶的寬度，兩條不同的能帶之間的那些能量區域稱為禁帶或能隙，禁帶中的能量值不滿足薛丁格方程。 上面的圖象可以幫助我們理解能帶的概念，但還遠遠不能包括近代能帶理論的基本內容。因為能帶理論討論的是固體中電子的能級。固體中的電子除了受它所在的原子的作用之外，還要受到其他原子的作用，其他原子的作用可以視為周期性勢場。這周期性勢場相對於庫侖場的偏離是使能級分裂的原因。但分裂的結果卻與上述氫原子能級分裂的情形相去甚遠。除了能級結構和氫原子能級結構有較大的區別之外，其主要的區別是每條能帶中能級的數目很大，使得每條能帶中兩相鄰的能級近於重合，因此每條能帶中能量的變化可視為連續的，這些能級形成了一條“名符其實”的能帶。在該能帶中的所有能量值都滿足薛丁格方程。下面是一種特殊的能帶結構圖。該圖表示出了一般能帶的基本特徵。圖中斜線部分表示諸允許能級構成的能帶，空白部分是禁帶。
能帶和能帶隙可以證明每條能帶中能級的條數是固體中原子（對晶體而言是晶胞）個數的2倍。諸原子中的電子可以以不同的方式占據各能級。按照被電子不同的占有情況，能帶可分為價帶、滿帶、空帶、導帶。完全被電子占據的能帶稱為滿帶，完全未被占據的稱為空帶，部分被占據的稱為導帶，價電子占據的稱為價帶。價帶可以是滿帶，也可以是導帶。
能帶被電子占據的方式決定了介質的導電性能。若一介質有導帶存在，那么在不大的外加電場（不至於使原子結構被破壞）的作用下，導帶內的電子會在該帶內發生躍遷。這種躍遷所需的能量甚小。由於該帶內諸能級對應的動量不同，躍遷的結果使得電子系的總動量發生連續改變，因而形成巨觀定向移動。這種介質就是導體。絕緣體是無導帶的介質。由於絕緣體中只存在滿帶和空帶，因而電子的躍遷只能在不同能帶之間進行，這種躍遷需要的能量較大，一般不容易發生，這就是絕緣體通常不導電的原因。若外加電場足夠強，則可發生這種不同能帶之間的躍遷，而這時，絕緣介質的內部結構已被破壞（被擊穿）。
能帶理論的最大成就是它能夠解釋半導體現象。原來在半導體中，能帶也是滿帶，但是一個滿帶和空帶之間的能隙很小，或者有交疊。這樣它就容易在外界作用（如光照、升溫等）下發生躍遷而形成兩個導帶，從而發生導電現象。但它的導電性能比導體要差得多。
能帶結構理論是在自由電子模型的基礎上發展起來的。在這方面作出巨大貢獻的主要人物是布洛赫，他在1928年提出了能帶結構理論，實現了固體物理的一大進步，為半導體物理的發展打下了理論基礎。然而這個理論也有它的局限性。對電子之間的相互作用問題，原子內層電子被強束縛的情形，這個理論就無能為力了。
