能態密度是固體物理中的重要概念，即能量介於E～E+△E之間的量子態數目△Z與能量差△E之比，即單位頻率間隔之內的模數。
N-E關係反映出固體中電子能態的結構，固體中的性質如電子比熱，順磁磁化率等與之關係密切。在技術上，可利用
X射線發射光譜方法測定態密度。對
自由電子而言，，式中V為晶體體積，h為普朗克常數，m為電子質量。
(1)對於
晶體中的准自由電子，具有有效質量m*，
導帶底的等能面是球形等能面，導帶底附近的能態密度函數為。
(2)對於實際Si和
Ge的導帶底，因是旋轉橢球等能面 (s個)，並且存在有縱向有效質量和橫向有效質量，則根據 ，同樣可求得以上形式的Nc(E)，但其中的有效質量應該代之為所謂導帶底電子的
狀態密度有效質量 。對於價帶頂附近空穴的能態密度函數，類似地可求得為 ，其中價帶頂空穴的狀態密度有效質量為 ，和分別是輕空穴和重空穴的有效質量。對於, ； 。對於, ；。總之，對於三維自由電子，能態密度函數與能量的平方根成正比。但是，對於二維自由電子，能態密度函數將與能量無關。