A temperatura de 0 kelvin, los átomos de silicio en un cristal interactúan a través de sus electrones de valencia, que ocupan los niveles de energía 3s y 3p. Al disminuir la distancia interatómica durante la formación del cristal, estos niveles se superponen y forman bandas continuas de energía. Estas bandas eventualmente se dividen en una banda de valencia, completamente ocupada por electrones, y una banda de conducción, completamente vacía. La separación entre ambas, conocida como bandgap (), representa la energía mínima necesaria para liberar un electrón desde la banda de valencia hacia la banda de conducción, permitiendo así la conducción eléctrica en el material.

Físicamenta es la energia necesaria para romper un enlace covalente del silicio para liberar un electrón libre en la banda de conducción y dejar un hueco en la banda de valencia.