Det finns två huvudtyper av halvledare som ingenjörer kan välja mellan: en direkt halvledare och en indirekt. Båda arbetar på olika sätt med lednings- och valensbanden, som är viktiga för elektrisk energi, men båda försöker också hitta den minimala skillnaden mellan de två banden. En direkt halvledare används när valens- och ledningsbanden har samma momentum. Denna halvledare är viktig vid strålningsrekombination, där en elektron hoppar från ett band till det andra.
Inom energivetenskapen arbetar en direkt halvledare med två band. Det nedre bandet är känt som valansbandet. Detta representerar den minimala mängd energi en elektron har, eftersom elektronen fortfarande är bunden till en atom; dessa elektroner har väldigt lite fart. Det högre av banden är ledningsbandet. Detta händer när elektronen frigörs från en atom och kan röra sig fritt i ett atomgitter och producerar energi.
En direkt halvledare används för att mildra energi från ett band till ett annat. För att göra processen att flytta elektronerna lättare hittar halvledaren den kortaste vägen, eller vägen med den lägsta mängden energi, för en elektron att dela sig från valensbandet och hoppa in i ledningsbandet. Den enklaste vägen mellan de två är när ledningsbandet faller ner och valensbandet kommer upp, vilket skapar ett litet gap mellan de två energibanden.
Den direkta halvledaren kan endast användas om båda banden utför denna rörelse samtidigt. Detta betyder att båda banden måste ha samma elektronmomentum. Detta är vanligt mestadels i lågeffektelektronik och enheter, eftersom det inte krävs mycket momentum och banden kan vanligtvis röra sig synkroniserat.
För att den direkta halvledaren ska fungera måste en elektron komma upp från valensbandet. Detta gör att den sliter ett hål genom valensbandet, och den resulterande energin blir en foton. Samtidigt sjunker ledningsbandet för att acceptera energin, eftersom det rör sig från valensbandet och genom halvledaren.
En indirekt halvledare liknar en direkt, men skillnaden finns i hur de två banden rör sig. I det här schemat rör sig valens- och ledningsbanden separat, så valensen kommer upp vid ett tillfälle, medan ledningen kommer att sjunka senare. Den indirekta halvledaren tar laddningen från valensbandet, håller kvar den och väntar på att ledningsbandet ska sjunka för att avsätta energin.