(1)能级和能带
我们可以把原子想象成行星,围绕原子周围的电子想象成围绕行星旋转的卫星。
银河系中当两个行星的距离足够远时，可以认为这些行星有相同的能量。当两个行星逐渐接近时，由于行星之间的交互作用，包括其中任意两个行星间的吸引力与排斥力，将造成能级的移动。
有别于只有两个行星时能级只是一分为二，当银河系中有很多个行星相互靠近时，此时能级将分裂成N个分离但接近的能级。当N很大时，将形成连续的能带，此N个能级可延伸几个电子伏特，视行星的间距而定。
下图是描述行星（原子）相互之间的距离和能级的关系：
现在回到半导体晶圆硅片的原子排布关系，在平衡状态下的原子距离时，能带将再度分裂，使得每个原子在较低能带有4个量子态，而在较高能带也有4个量子态。
在绝对零度时，电子占据最低能态，因此在较低能带(即价带)的所有能态将被电子填满，而在较高能带(即导带)的所有能态将没有电子，导带的底部称为Ec，价带的顶部称为Ev。
导带底部与价带顶部间的禁止能量间隔(forbidden energy gap)(Ec -Ev)称为禁带宽度Eg。
如下图所示，在物理意义上，Eg代表将半导体价带中的电子断键，变成自由电子，并将此自由电子送到导带，而在价带中留下一个空穴所需的能量。
自由电子的动能可表示为：
E=P2/2M
其中p为动量，m为自由电子质量。画出E相对p的图，将得到如图所示的抛物线图。
对硅而言，其动量与能量曲线中价带顶部发生在p＝0时，但导带的最低处则发生在沿[100]方向的p＝pC。因此，当电子从硅的价带顶部转换到导带最低点时，不仅需要能量转换(≥Eg),也需要动量转换(≥pC)，见下图（a）。
这类半导体称为间接带隙半导体。
上图(b)为砷化镓的动量－能量关系曲线，其价带顶部与导带最低处发生在相同动量处(p＝0)。因此，当电子从价带转换到导带时，不需要动量转换。
这类半导体称为直接带隙半导体。
(2)导体、半导体、绝缘体
金属、半导体及绝缘体的电导率存在巨大差异，这种差异可用它们的能带来作定性解释。人们发现，电子在最高能带或最高两能带的占有率决定此固体的导电性。
导体(金属)：金属导体的电阻很低，其导带不是部分填满[如铜(Cu)]就是与价带重叠[如锌(Zn)或铅(Pb)]，所以根本没有禁带存在，如图所示。
因此,部分填满的导带最高处的电子或价带顶部的电子在获得动能时(如从一外加电场)，可移动到下一个较高能级。对金属而言，因为接近占满电子的能态处尚有许多未被占据的能态，因此只要有一个小小的外加电场，电子就可自由移动，故金属导体可以轻易传导电流。
绝缘体：绝缘体如二氧化硅(SiO2)，其价带电子在邻近原子间形成很强的共价键。这些键很难打断，因此在室温或接近室温时，并无自由电子参与传导，如图所示。
绝缘体的特征是有很大的禁带宽度，在图中可以发现电子完全占满价带中的能级，而导带中的能级则是空的。热能或外加电场能量并不足以使价带顶端的电子激发到导带。因此，虽然绝缘体的导带有许多空的能态可以接受电子，但实际上几乎没有电子可以占据导带上的能态，对电导的贡献很小，造成很大的电阻，因此无法传导电流。
半导体：半导体材料的电导率介于导体和绝缘体之间，且易受温度、光照、磁场及微量杂质原子的影响，其禁带宽度较小(约为1eV)，如图所示。
在T＝0K时，所有电子都位于价带，而导带中并无电子，因此半导体在低温时是不良导体。在室温及正常气压下，硅的Eg值为1.12eV，而砷化镓为1.42eV。因此在室温下，热能kT占Eg的一定比例，有些电子可以从价带激发到导带。因为导带中有许多未被占据的能态，故只要小量的外加能量，就可以轻易移动这些电子，产生可观的电流。
3)本征半导体(intrinsic semiconductor) ：
当半导体中杂质远小于由热产生的电子空穴时，此种半导体称本征半导体。
(4)非本征半导体(extrinsic semiconductor)：
当半导体被掺入杂质时，半导体变成非本征的(extrinsic)，而且引入杂质能级。
本征半导体可以理解为炒一盘大白菜，什么调料也不加，大白菜本身的味道是什么就是什么，称为本征。
非本征半导体可以理解为同样是炒大白菜，在里面加入不同的调料，做出来的菜呈现了不同的味道。
正是因为在加入不同调料有不同的味道时，人们对于半导体的掺杂应用就进一步广泛了。
(5)施主(donor)：
我们知道晶圆是硅原子组成的，硅最外层有4个电子，有人想到一个点子，如果把外层有5个电子的砷元素加入到晶圆中，一个硅原子被一个带有5个价电子的砷原子所取代(或替补)。此砷原子与4个邻近硅原子形成共价键，而其第5个电子有相当小的束缚能，能在适当温度下被电离成传导电子。
通常我们说此电子被施给了导带，砷原子因此被称为施主。由于带负电载流子增加，硅变成n型半导体(英文单词Negative首字母)，通过下图了解一下：
(6)受主(acceptor)：
同样的道理，在一片由硅原子生长的晶圆中，当一个带有3个价电子的硼原子取代硅原子时，需要接受一个额外的电子，以在硼原子四周形成4个共价键，也因而在价带中形成一个带正电的空穴(hole)。
此即为p型(Positive)半导体，而硼原子则被称为受主。
