Elektronen zijn [[fermion]]en, dat wil zeggen deeltjes met een asymmetrische golffunctie. Dientengevolge kunnen elektronen in een atoom zich in één bepaald energieniveau vanwege het zgn. [[uitsluitingsprincipe van Pauli]] slechts twee elektronen bevinden, met tegengestelde [[Spin (kwantummechanica)|spin]]. In een vaste stof zitten de atomen veel dichter opeen dan in een gas, waardoor de [[golffunctie]]s van hun buitenste elektronen elkaar in meer of mindere mate gaan overlappen. Dit leidt tot een wisselwerking die zich over alle atomen van het rooster uitstrekt. Afhankelijk van de sterkte van de interactie leidt dit tot een extreme mate van ''[[Gedelokaliseerd elektron|delokalisatie]]'' van deze buitenste elektronen. MenEen zouelektron kunnenbevindt zeggenzich dat een elektron zichdan niet langer in een baan bevindt die bij één atoom behoort, maar in een baan die zich over het gehele kristal uitstrekt.
[[Bestand:Dispersie.JPG|right|250px|thumb|Schematische weergave van de dispersie bij condensatie]]
Het extreemsteextreme geval van deze overlapping van golffuncties is te vinden bij een metaal als [[cesium]]. In dit geval gaan de buitenste elektronen – oorspronkelijk van elk cesiumatoom het ene buitenste ''s''-elektron – zich min of meer gedragen als een soort ‘gas’ van vrije elektronen., In dit model stellen we de elektronen voor als een verzameling deeltjesomdat diezij zich geheel vrijelijkvrij en onafhankelijk van elkaar of van de atoomkernen door het gehele kristal kunnen bewegen, zoalsnet als de moleculen van een [[ideaal gas]]. Het enige ‘restant’ van deDe invloed van de kristalstuctuur komt tot uiting in de afwijkende ''effectieve massa'' die men aan deze elektronen moet toekennen om deze beschrijving als een ''elektronengas'' praktisch bruikbaar te maken.
Dit heeft tot gevolg dat de oorspronkelijk identieke energieniveaus van de losse atomen samenvloeien tot een ''bandenergieband'' van in energie uitgewaaierde toestanden. Dit verschijnsel noemt men ''dispersie'' (niet te verwarren met de [[Dispersie (natuurkunde)|optische betekenis]] van dit woord). De dispersie hangt sterk af van de mate van overlapping en is dus in de regel het sterkst als de band opgebouwd wordt uit ''s''-functiesniveaus en het zwakst bij ''f''-functiesniveaus. In de schematische figuur zijn slechts vijf buuratomen weergegeven, maar zelfs in een heel klein kristal zijn er al vele miljarden. De verschillende energieniveaus komen daardoor zodanig dicht opeen te zitten dat ze ''energiebanden'' vormen, die als een continuüm kunnen worden gezien. Tussen deze bandenenergiebanden liggen ''[[Band gap|verboden zones]]'' (ook wel ''energiekloven'' genoemd; Engels: ''band gaps''). De structuuropeenstapeling van deze kloven en energiebanden wordt de ''bandenstructuur'' van die stof genoemd.
De verdelingsdichtheid van de elektronen over de energieniveaus is de [[Fermi-Diracstatistiek|Fermi-Diracverdeling]]. Het hoogste energieniveau waar zich bij het nulpunt van de [[absolute temperatuur]] (0 K) nog elektronen bevinden, wordt het [[Fermi-niveau]] genoemd. BijAls dezede temperatuurgeleidingsband zijn(zie alle niveaus beneden het Fermi-niveau bezet, terwijl alle niveaus daarboven vrij zijn. Omhieronder) zich tegeheel kunnenboven verplaatsen,dit hebbenniveau elektronen extra [[kinetische energie]] nodig. Daar ze die in deze situatie niet kunnen krijgenbevindt, kunnenis zijer zichbij niet verplaatsen, zodat er ook0 K nauwelijksgeen elektrische geleiding mogelijk is. AlsDe ze wel energiegeleidbaarheid van buiten ontvangen,halfgeleiders is dein temperatuurhet immersalgemeen nietdan meerook 0 Ksterk temperatuurafhankelijk.
