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固体物理学において、価電子帯と伝導帯はフェルミ準位に最も近いバンドであり、固体の電気伝導率を決定します。非金属では、価電子帯は絶対零度において電子が通常存在する電子エネルギーの最高範囲であり、伝導帯は電子が空いている状態の最低範囲です。半導体材料の電子バンド構造のグラフでは、価電子帯はフェルミ準位より下に位置し、伝導帯はフェルミ準位より上に位置します。
金属においては、価電子帯と伝導帯の区別は無意味である。なぜなら、伝導は価電子帯と伝導帯の両方の性質を併せ持つ、部分的に電子が満たされた一つまたは複数のバンドで起こるからである。
半導体や絶縁体では、2 つのバンドはバンドギャップによって分離されていますが、導体ではバンドが重なり合っています。バンドギャップとは、エネルギーの量子化により電子状態が存在できない固体中のエネルギー範囲のことです。バンドの概念では、価電子帯と伝導帯の間のエネルギーギャップがバンドギャップです。[ 1 ]非金属の電気伝導率は、電子が価電子帯から伝導帯に励起される感受性によって決まります。
固体において、電子が電荷キャリアとして機能する能力は、空の電子状態の存在に依存します。これにより、電場が印加された際に電子はエネルギーを増加させる（すなわち加速する）ことができます。同様に、ほぼ満たされた価電子帯における正孔（空状態）も導電性を可能にします。
そのため、固体の電気伝導率は、価電子帯から伝導帯への電子の流れやすさに依存します。したがって、重なり領域を持つ半金属の場合、電気伝導率は高くなります。バンドギャップ（E g）が小さい場合、価電子帯から伝導帯への電子の流れは、外部エネルギー（熱など）が供給された場合にのみ可能です。E gが小さいこれらのグループは半導体と呼ばれます。E gが十分に大きい場合、通常の条件下では価電子帯から伝導帯への電子の流れは無視できるほど小さくなります。これらのグループは絶縁体と呼ばれます。
しかし、半導体にはある程度の導電性があります。これは熱励起によるもので、一部の電子が十分なエネルギーを得てバンドギャップを一気に飛び越えるからです。伝導帯に入った電子は電気を伝導することができ、価電子帯に残された正孔も同様に電気を伝導します。正孔は空の状態で、価電子帯の電子にある程度の自由度を与えます。
半導体ナノ結晶の分野では、サイズ依存的な伝導帯および/または価電子帯の端シフトが研究されている現象である。半導体ナノ結晶の発生半径限界は、ナノ結晶の有効ボーア半径である。半導体ナノ結晶が励起子によって制限されると、この半径限界内では、離散的な光遷移により伝導帯および/または価電子帯の端がより高いエネルギー準位にシフトする。この端シフトの結果、伝導帯および/または価電子帯のサイズが減少する。このサイズ依存的な伝導帯および/または価電子帯の端シフトは、半導体ナノ粒子のサイズや濃度、またはバンド構造に関する多くの有用な情報を提供することができる。[ 2 ]
