近代半导体技术突飞猛进，得益于固体电子理论的发展，其基础是电子能带理论。所谓能带，指固体原子中电子所处的不同能级，可以形象地用高低位置不同的线标志它们，位置愈高的线，代表的能级愈高。一定范围内的许多能级形成一条能带，不同材料中能带的数目和宽度不同。低位的能带已经被电子充满，或仅有少量空缺（空穴），其中电子无法自由流动、跃迁，称为价电子，故这个能带也称为价带；高位的能带是部分充填电子或全空的能带，叫做空带，空带获得电子后可以参与导电过程故又称为导带。这两个能带之间存在一个没有电子，但存在一定能量差的一段空隙，这个空隙称为带隙或能障，正常状态下它的作用是阻止价带中的电子跳到导带，变成自由电子，因而又被称为禁带。如图3.2.4所示为电子能带示意图。

    禁带的宽度随物质的不同而有区别。禁带较窄时，电子容易获得能量从价带越过禁带而跃入导带。如果禁带较宽，这种跃迁就很困难。由于禁带具有能量差属性，故禁带宽度用能量单位电子伏特(eV)表示。半导体的禁带小于5eV，绝缘体的能带宽度通常大于5eV，而寻体的禁带为零。可以说正是由于禁带的存在才构成了导体、半导体和绝缘体的概念。
    电子能带理论使我们对材料的电性能有了本质的统一认识。材料之所以有导体、半导体、绝缘体之分，实质在于材料微观结构中带隙宽度的不同。如图3.2.5所示，绝缘体（如二氧化硅）的带隙宽，电子几乎不能从价带跃迁到导带，故表现出具有很高的电阻率，
即几乎不导电；导体（如金属铝、钠）的带隙为零，价带电子全为自由电子，因此导电性能很强；半导体（例如硅、锗），有带隙但比绝缘体窄，因此当材料获得外来能量（例如温度升高，或者受光照），或者材料微结构改变（例如经过掺杂后），半导体价带中的电子就能够从价带跃迁到导带，此时半导体的载流子数量大量增加，其导电性能也就大大增强了。
    能带理论中有关禁带宽度的概念是表征半导体材料的第一关键物理特征。禁带宽度对半导体材料的多种特性起决定作用，例如禁带宽度窄的材料，电子很容易从价带被激发到导带，对外界反应灵敏，但同时热稳定性也差一些。半导体器件最大输出功率正比于半导体材料禁带宽度的四次方，因此禁带宽度越宽，允许输出功率越大。

    电子能带理论与在此基础上建立的载流子迁移率、饱和电子速度、临界击穿电场强度以及后来的多电子模式等电子材料微观理论，奠定了半导体技术发展的基础。现代半导体技术和工艺进步，已经使禁带宽度可以自由控制。通过在半导体中掺人不同杂质，以及精确控制掺杂浓度和厚度，可以制造出各种各样的半导体器件，从而使“点石成金"（或许说“点沙成金”更贴切）的神话变了成现实，演绎出近半个世纪信息技术翻天覆地的变革。   T9P77AF-03