從前面的討論可以看到，絕緣體物質與導體物質的導電性能(即傳導電荷的能力)相差很大，像玻璃那樣的絕緣體的電阻率比一般金屬導體的電阻率要大102 倍，究其原因，是它們的微觀電結構不同.不管是固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的導體，其內部都存在大量的可以在導體內自由移動的自由電荷，更確切地說，導體內存在著大量可以在導體內自由運動的帶電粒子，這種帶電粒子稱為載流子，這是導體電結構的基本特點.而在絕緣體中，絕大部分電荷都被束縛在組成絕緣體的分子或原子范圍內，在外界影響下(如外電場作用下)，這些電荷只能在分子或原子范圍內作微小的位移，這種電荷叫束縛電荷.下面我們具體討論一下導體內存在自由運動的載流子的原因，先討論固態(tài)金屬導體的情況.

  大家知道，一個金屬原子內有一個由z個質子和若干個中子組成的原子核，核外有z個運動的電子，x是金屬元素的原子序數(shù).原子內原子核的大小線度只有10-15m的量級，而原子內電子的運動空間范圍尺度是10-10m，所以在研究核外電子運動時，原子核可近似視為點電荷.原子內的每個電子就是在核電荷和其他電子電荷共同產生的電場中運動.在這種情況下，根據(jù)現(xiàn)代量子理論的觀點，原子內電子的能量是量子化的，只能具有一系列不連續(xù)的能量值，這一系列不連續(xù)的能量值稱為原子中電子的能級(有時也叫做原子能級).根據(jù)量子理論中的泡利不相容原理，原子中每個電子能級上能夠分布的最多電子數(shù)目是一定的.這樣，原子中的個電子在正常狀態(tài)下的能量分布情況是∶從最低電子能級開始，電子依次分布在各個不同的電子能級上.量子理論還指出，處在不同電子能級上的電子，距離原子核的平均距離不同，能級越高的電子距離原子核的平均距離越遠.這樣，原子內z個電子的空間分布將會是按殼層分布，能級越高的電子平均看來是分布在距原子核越遠的殼層內.

  原子中分布在最外殼層的電子，距離原子核最遠，受原子束縛最小，在外界影響下最容易脫離原子，使原子變成為正離子.通常，把金屬原子中最外層的電子稱為價電子，而把原子核以及與原子核結合較緊密的內層電子稱為原子實.固態(tài)金屬導體是由大量的金屬原子相互靠近到10~10m量級的距離后，原子的價電子受其他原子的作用而脫離單個原子被“公有化”后所形成的宏觀物體.在這種金屬導體里，原子的原子實在空間周期性地規(guī)則排列成整齊的點陣，稱為晶體點陣或晶格. 處于晶格格點上的原子實只能作微小位移的熱振動.而被“公有化”了的價電子，成為了可以在晶格間自由運動的自由電子，從經典圖像看，它們像容器內的氣體分子那樣在晶格間跑來跑去.這些自由電子就是固態(tài)金屬導體中的自由運動帶電粒子或載流子，其所帶的電荷即為金屬導體中的自由電荷.

  液態(tài)導體的電解液中，自由電荷或載流子是溶解在水溶液中的酸、堿、鹽溶質分子離解成的正、負離子.電離氣體中的自由電荷是氣體分子被電離成的正、負離子，其中負離子一般就是電子.等離體中的載流子是氣體分子碰撞電離后形成的電子和正離子.超導體中的載流子是所謂的超導電子，實際上它是電子對.當晶體材料的溫度降至臨界溫度時，動量和自旋方向相反的一對電子能夠束縛在一起構成電子對，稱為庫珀對.這種庫珀電子對在超導晶體中運動時不易被晶格散射而引起電阻，從而使得超導晶體的電阻幾乎為零.

  半導體雖然其導電性能比導體差，但比絕緣體要強得多，而且半導體的導電性能對溫度、光照、雜質等外加條件極為敏感.半導體中的載流子是電子和帶正電荷的“空穴”.當半導體中多數(shù)載流子是電子時，稱為n型半導體多數(shù)載流子是“空穴”時，稱為p型半導體.將n型半導體和p型半導體結合起來可以構成pn結，利用它可以制成各種半導體器件，在現(xiàn)代半導體電子技術中有廣泛的應用.