Mỗi tinh thể có cấu trúc vùng năng lượng riêng của nó. Chúng ta chú ý rằng sự tách những trạng thái năng lượng trong silic để hình thành nên vùng dẫn và vùng hóa trịrất phức tạp. Các vật liệu khác nhau có cấu trúc vùng năng lượng khác nhau dẫn đến tính chất điện của chúng khác nhau. Chúng ta có thể bắt đầu hiểu định tính một vài sự khác nhau cơ bản trong tính chất điện của các vật liệu khác nhau do sự khác nhau trong cấu trúc vùng năng lượng của nó bằng cách xét vài vùng năng lượng được đơn giản hóa.
Có một số dạng vùng năng lượng cần xét. Hình 3.19a biễu diễn vùng năng lượng hoàn toàn trống electron. Nếu trường điện được đặt vào, không có hạt để di chuyển, vì vậy sẽ không có dòng điện. Hình 3.19b biễu diễn một vùng năng lượng khác mà những trạng thái năng lượng của nó hoàn toàn đầy electron. Chúng ta đã rút ra trong phần trước rằng vùng năng lượng hoàn toàn đầy cũng sẽkhông làm phát sinh dòng điện. Một vật liệu có vùng năng lượng đầy hoàn toàn hoặc trống hoàn toàn là chất cách điện. Điện trởcủa chất
cách điện rất lớn hay nói cách khác độ dẫn điện của chất cách điện rất nhỏ. Về cơ bản là không có những hạt mang điện có thể đóng góp vào để tạo nên dòng trôi giạt. Hình 3.19c biễu diễn giản đồ năng lượng được đơn giản hóa của chất cách điện. Năng lượng vùng cấm Eg của chất cách điện thường vào cỡ 3.5 đến 6 eV hoặc lớn hơn, vì vậy ở nhiệt độ phòng sẽ không có electron trong vùng dẫn và vùng hóa trịcòn hoàn toàn đầy. Có rất ít những electron và lỗ trống được tạo ra do nhiệt trong chất cách điện.
Hình 3.20a biễu diễn vùng năng lượng với vài electron nằm gần đáy vùng. Bây giờ, nếu trường điện điện được đặt vào, những electron có thể thu năng lượng, di chuyển đến trạng thái năng lượng cao hơn, và di chuyển trong tinh thể. Dòng điện tích toàn phần là dòng điện. Hình 3.20b biễu diễn vùng năng lượng gần đầy electron, nó có nghĩa là chúng ta có thể xem xét những lỗ trống trong vùng này. Nếu điện trường được đặt vào, lỗ trống có thể di chuyển và tạo ra dòng điện. Hình 3.20c biễu diễn giản đồ vùng năng lượng được đơn giản hóa cho trường hợp này. Năng lượng vùng cấm có thể vào cỡ 1eV. Giản đồ vùng năng lượng này biễu diễn bán dẫn ở T>0K. Điện trở của bán dẫn, như chúng ta sẽ thấy trong phần tiếp theo có thể được điều khiển và thay đổi nhiều bậc độlớn.
Tính chất của kim loại là điện trởrất nhỏ. Giản đồ vùng năng lượng của kim loại có thể có một trong hai dạng. Hình 3.21a biễu diễn vùng năng lượng đầy một phần trong đó có sẵn nhiều electron dẫn vì thế kim loại có độ dẫn điện rất lớn. Hình 3.21b biễu diễn một dạng khác của giản đồ vùng năng lượng của kim loại. Sự tách vùng thành vùng năng lư ợng và vùng cấm là một hiện tượng phức tạp và hình 3.21b biễu diễn trường hợp trong đó vùng dẫn và vùng hóa trị xen phủ nhau tại khoảng cách cân bằng liên nguyên tử. Như trong trường hợp được biễu diễn trong hình 3.21a, có một số lượng lớn những electron cũng như một số lượng lớn các trạng thái năng lượng trống mà electron có thể di chuyển vào trong đó, vì vậy vật liệu này thểhiện tính dẫn điện cao.