Autour du noyau d'un atome, les électrons s'organisent en couches concentriques, telles les couches de peinture successives que l'on appliquerait sur une surface.
A chaque couche est associée un niveau énergétique, de plus en plus élevé plus l'on s'éloigne du noyau. On appelle aussi ces couches bandes d'énergie (théorie due à L. BRILLOUIN et E. BLOCH).
Dans la partie suivante du programme sont représentées les bandes de valence et les bandes de conduction ainsi que les valeurs énergétiques qui leur sont associées (en électronvolts) : Ces bandes sont celles occupées par les électrons périphériques d'un atome, ce sont ces derniers qui interviennent dans les phénomènes de conduction.

     Généralement, les bandes de valence et de conduction, tout comme les autres niveaux énergétiques, sont séparés par une bande dite interdite (gap): aucun électron ne peut s'y trouver.

     Si on apporte énergie suffisante à un électron pour lui permettre de passer de la bande de valence à la bande de conduction (E<Eg), celui-ci fera désormais parti de charges mobiles participant à la conduction dans le solide. Les électrons présents sur la bande de valence ne participent pas à la conduction sauf si celle-ci est incomplète et que donc un "trou" (charge fictive) peut se déplacer de proche en proche.

     Les milieux semi-conducteurs sont des milieux dont les propriétés se situent entre celles des matériaux isolants et des matériaux conducteurs.
Les atomes d'un matériau semi-conducteur sont tétravalents : à la température de zéro kelvin les quatre électrons périphériques d'un tel atome se situent dans la bande de valence.

A la température de zéro kelvin, le semi-conducteur est donc un isolant parfait car :
- Tous ses électrons de valence sont impliqués dans des liaisons.
- La bande de valence est saturée : les électrons liés ne peuvent donc pas se déplacer dans celle-ci.

Cependant, le "gap" séparant la bande de valence et la bande de conduction est bien plus faible que pour les atomes des milieux isolants (0,7 eV pour le Germanium, 1,1 eV pour le silicium). Lorsqu'un atome est libéré de la bande de valence, il laisse dans celle-ci un "trou" : charge fictive se déplaçant en sens inverse de l'électron et participant à sa manière à la conduction.
La conductibilité intrinsèque d'un semi-conducteur est donc assez faible, à moins d'augmenter très fortement la température du milieu ce qui n'est pas intéressant pour les applications électriques.

     L'ajout contrôlé d'impuretés dans cristal semi-conducteur peut nous aider à en modifier la conductibilité : cette "nouvelle" conductibilité est qualifiée de conductibilité extrinsèque. Un tel ajout d'impuretés dans un semi-conducteur est appelé dopage, il existe deux types de dopage : le dopage N et le dopage P.

- Dopage N : l'ajout dans le réseau cristallin d'atomes de la colonne V B du tableau périodique a pour effet d'ajouter des électrons libres dans le réseau cristallin. Ceci est du au fait que les atomes de la colonne V B possèdent cinq électrons sur leur couche périphérique. Lorsqu'ils s'intercalent dans le réseau, quatre de ces derniers sont utilisés pour les liaisons covalentes avec les atomes du semi-conducteur et le cinquième est libéré. Les impuretés dopantes de type N sont appelées atomes donneurs (d'électrons). Dans un tel semi-conducteur, les porteurs majoritaires sont les électrons (leur concentration est bien plus importante que celle des trous).

- Dopage P : l'ajout dans le réseau cristallin d'atomes de la colonne III B du tableau périodique a pour effet d'ajouter des "trous" dans le réseau cristallin. Ceci est du au fait que les atomes de la colonne III B possèdent trois électrons sur leur couche périphérique. Lorsqu'ils s'intercalent dans le réseau, tous les trois sont utilisés pour les liaisons covalentes avec les atomes du semi-conducteur et il en manque pour la quatrième liaison. Une place électronique est donc vacante : il y a un trou disponible autour de l'atome dopeur qui est neutre, ce trou peut se déplacer et ainsi participer, à sa manière, à la conduction. Les impuretés dopantes de type P sont appelés atomes accepteurs (d'électrons). Dans un tel semi-conducteur, les porteurs majoritaires sont les trous (leur concentration est bien plus importante que celle des électrons).