In generale, sulla base del differente comportamento rispetto ai fenomeni elettrici, i corpi vengono distinti in conduttori e in isolanti. Tuttavia una tale distinzione non è netta ed esistono, infatti, numerosi materiali con proprietà intermedie tra gli ottimi conduttori e i migliori isolanti. Per comprendere il diverso comportamento elettrico dei corpi occorre prendere in considerazione la struttura elettronica dei vari materiali e utilizzare la meccanica quantistica. Qui ogni elettrone risulta descritto da una funzione d'onda, e l'equazione di Schroedinger stabilisce che l'energia totale è quantizzata. Se uno tiene conto del potenziale risentito da un elettrone in un solido scopre che le energie elettroniche sono raggruppate in bande di energie permesse separate da intervalli di energie proibite. Dato che il volume di un solido è molto maggiore delle dimensioni atomiche, i livelli di energia di una banda costituiscono praticamente un continuo: giacciono strettamente vicini l' uno all'altro. Occorre, infine, prendere in considerazione il principio di Pauli e, dunque, in ogni banda possono essere accolti solo un determinato numero di elettroni.

La caratteristica di un conduttore metallico è di avere la banda di energia più alta (banda di conduzione) occupata solo parzialmente. Il più alto livello di energia occupato a temperatura zero prende il nome di livello di Fermi. In un tale conduttore esistono stati liberi al di sopra del livello di Fermi e se si applica un campo elettrico gli elettroni si muovono nella direzione opposta al campo contribuendo a creare corrente. Al processo di conduzione non partecipano le bande di energia inferiore che sono totalmente occupate e, dunque, i loro vettori velocità si annullano a coppie. La resistività di un conduttore aumenta con la temperatura perché crescendo la temperatura aumenta il numero di urti tra gli elettroni e le vibrazioni del cristallo.

La caratteristica di un isolante è che, tra tutte le bande che contengono elettroni, quella a energia più alta è completamante occupata (banda di valenza) e inoltre l'intervallo di energia proibito che la separa dalla banda di conduzione è molto maggiore della tipica energia termica che è dell'ordine di 25 MeV. In tali condizioni la temperatura non è in grado di promuovere un elettrone nella banda superiore che è vuota e, dunque, in presenza di un campo elettrico, non si ha passaggio di coerrente. Un tipico isolante è il diamante in cui l'intervallo di energia proibito è circa duecento volte l'energia termica a temperatura ambiente.

In un semiconduttore l'intervallo di energia proibito è tale che a temperatura ambiente una frazione non trascurabile di elettroni è promossa in banda di conduzione. Ognuno di tali elettroni lascia libera una posizione nella banda di valenza alla quale risulta associata una carica positiva nota con il nome di lacuna. Sotto l'azione di un campo elettrico le posizioni delle lacune cambiano nel tempo il che dà origine a due meccanismi di conduzione: quello dovuto agli elettroni in banda di conduzione e quello dovuto alle lacune in banda di valenza. Il moto d'insieme delle lacune avviene nella direzione del campo elettrico esterno laddove quello degli elettroni di conduzione è nel verso opposto. In ogni caso la densità di corrente, proporzionale al prodotto della carica e della velocità, è diretta nel verso del campo esterno. Proprio perché il numero di portatori di carica efficace per il meccanismo di conduzione cresce con la temperatura, a differenza dei metalli, la resistività di un semiconduttore diminuisce con l'aumentare della temperatura. Situazioni ancora più interessanti si verificano quando i semiconduttori sono drogati aggiungendo piccole quantità di altre sostanze chiamate impurezze o quando si mettono a contatto semiconduttori drogati in modo differente. Su tali principi si basa la maggior parte dei dispositivi elettronici presenti oggi in commercio.