我们已知物质的电导率在导体和绝缘体之间相差很大。良导体（Conductor）的电导率大约为10-8Ωm；一个好的绝缘体（Insulator）的电导率大约在1014Ωm；一个典型的半导体（Semiconductor）的电导率大约在10-5~103Ωm之间，取决于温度的大小。现从微观角度来解释电导率的不同。经典物理学认为金属电子的能量可以是任意值，也就是说能量值是连续变化的。但是，量子论对金属电子的描述表明电子的能量是一些离散值，这是由于电子的波动性导致。当一组原子形成晶格时，电子的能量值就已经确定了，为一些离散的能量区域，称为允许的能带。能带以外的区域被称做能量间隙，能量间隙是没有电子的区域，即使放入一个电势能呈周期变化的金属正晶格粒子，能量间隙中也没有波的传播。以原子物理的电子伏特范围来衡量，这些能量间隙是非常大的。接入电压源，通过施加电场给自由电子增加能量，处在较低能级的电子无法获得能量，因为它不能跃入已被充满的较高能级。仅有那些处在最高能级的电子才能获得能量，然后跃入最靠近空的能级。电子只充满部分能带的物质是导体，当处在较高能级的电子自由移动到空的能级的瞬间，就形成了电流。电子从低能级跃迁到高能级称为激发。允许电子占据的能带被称为价带，允许电子跃入的空能带被称为传导带。如果物质的最高能级电子完全填满一个能带，那么，一个较小的电场将不能给电子提供足够的能量使其越过较大的能量间隙到达下一个空能带的底部，这个物质就是绝缘体。和绝缘体不同的是，半导体在价带和下一个允许能带之间存在一个小的能量间隙。由于能量间隙较小，一个适当的电场将使得电子越过能量间隙而导电。因此，存在一个使物质由绝缘体变成导体的最小电场。硅和锗是半导体，对于半导体来说，温度升高将给部分电子足够的热能，使其越过能量间隙。对于一般导体来说，温度升高将增大导体的电阻率，这是由于原子更剧烈的振动阻碍电子的流动。半导体的温度升高使更多的电子进入允许的空能带，其电阻率反而降低了。
