单晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。

要研究一个电子的运动，严格说来，必须写出这个包含大量原子核及电子的多体系统的薛定谔方程，并求出此方程的解。但是要求出其严格解是很困难的，通常采用单电子近似方法，把多体问题简化为单电子问题进行研究。这种近似方法包括两个步骤：步，假设晶体中的原子核固定不动，好象静止在各自的平衡位置上，把一个多体问题简化成一个多电子问题;第二步，假设每个电子是在固定的原子核的势场及其他电子的平均势场中运动，把多电子问题简化为单电子问题。用这种方法研究晶体中的电子运动，表明晶体中电子许可的能量状态，将不再是分立的能级，而是由在一定范围内准连续分布的能级组成的能带（称为允带）。

两个相邻允带之间的区域称为禁带。能级被电子占满的能带称为满带。能级全空着，没有电子占据的能带称为空带。被价电子占有的允带称为价带。由一个禁带隔开的两个邻近允带之间的小能量差称为能隙。通常用价电子占据的满带及其上面的空带讨论物质导电情况。

由于外界条件的作用，价带中的电子可跃迁到上面的空带中去，价带由满带变为不满带，空带中有了电子称为导带。一种晶体的各个允许能带有一定的宽度，能量高的能带较宽，能量低的能带较窄，每一个能带里包含的能级数目等于晶体所包含的原胞数目。能带理论成功地解释了金属、半导体和绝缘体之间的差别。