单原子中电子被局限在一系列不同离散能级的原子轨道上。按照量子力学泡利不相容原理，电子从低能量态到高能量态逐级填充。这些离散能级间没有能量态供电子占据。当多个原子组在一起形成晶体时，它们之间存在相互作用，原子轨道相互交叠。由于泡利不相容原理，固体中不能有两个电子具有相同的量子数，原子轨道交叠劈裂成具有不同能量、离散的分子轨道。由于固体中原子数众多（约10²²量级），相应的轨道数目很大、劈裂很小（约10^-22电子伏量级），这些能级从而可以认为能形成连续的能量范围，即能带。

根据组成的原子轨道的不同交叠特性，能带有不同的宽度。由于原子实很强的束缚作用，近邻原子的内层电子间只有很小的交叠，从而形成的能带很窄。外层价电子受到较弱的原子实束缚，形成的能带宽度一般较大。在固体材料中，最低的没有被电子完全填充的能带被称为导带。材料是否具有导电特性主要是由导带中是否有电子占据决定。在金属中导带被电子部分占据。这些电子可以在晶格中自由移动，作为载流子来传导电流。在非金属材料中导带位于费米能级之上，是最低的未被填充的空带。对于半导体材料，导带可以接收从被占据的低能量能带上由于热、光激发等跃迁上来的电子，从而也产生导电性质。

价带是固体中被电子占据的最高的能带。半导体或绝缘体材料中，价带由被占据的分子轨道组成，位于费米能级之下，是最高的被完全填充的能带。由于掺杂或者受到热、电等激发时，半导体材料中电子可以从价带中跃过禁带至导带中，使得材料可以导电。在金属中最高的被电子占据的能带被部分填充，价带也是导带。不同能带间没有能级存在的能量区域称为禁带或能隙，不能被电子所占据，其内部没有电子态存在。在描述半导体和绝缘体材料电子结构性质时，分隔价带和导带的禁带有着特别重要的物理意义。其宽度，即价带顶和导带底的能量差，对应于激发一个电子从束缚于原子的价带态到成为导电电子所需的能量。不同的材料有着不同的禁带宽度。对于半导体材料，禁带宽度较小但非零。零温或低于一定温度下，半导体材料的导电特性表现为绝缘行为。但达到一定温度后，热激发可以使得半导体中电子从价带跃迁至导带，从而产生导电性质。与此相反，绝缘体则具有很大的禁带宽度，常规条件下热、光激发等并不能使得电子完成跃迁，实现体系导电。1931年英国物理学家A.H.威尔逊提出了通过布洛赫能带理论来理解金属、半导体和绝缘体的微观机制，为半导体物理的发展奠定了基础。

能带