从能带理论分析，非金属固体具有价带、禁带或导带。

当0K时，导带全部空着，而价带全部被电子填满。由于热能作用或其他能量传递过程，价带中电子得到能量而被激发到导带中，此时在价带留一空穴，在导带中也存在一个电子。这时，虽然未破坏原子排列的周期性，但由于出现了空穴和电子而带正电荷和负电荷。因此在它们周围形成了一个附加电场，进而引起周期性势场的畸变，造成晶体的不完整性而产生的缺陷称为电子缺陷(或称电荷缺陷)。

　　　　　 产生电子缺陷的材料其组成都有偏离化学计量的现象，因而电子缺陷也可称为非化学计量缺陷，它是生成N型(电子导电)或P型(空穴导电)半导体的重要基础。例如，TiO2在还原气氛下形成TiO2-x（x＝0或1），它是一种N型半导体。