碳纤维材料的电性质与碳纤维中电子的能带结构密切相关，能带理论认为，碳纤维中的电子不再束缚于个别的原子，而是在整个碳纤维内运动，称为共有化电子。在讨论共有化电子的运动状态时假定原子实处在其平衡位置，而把偏离平衡位置的影响看成微扰，对于理想晶体，原子规则排列成晶格，晶格具有周期性，

  因而等效势场V(r)也应具有周期性。晶体中的电子就是在一个具有晶格周期性的等效势场中运动。

  电子只能存在于不同的能带区域，从内到外分别称为布里渊区。在讨论碳纤维的电学性质时，可以笼统地将能带分为价带和导带，价带和导带之间称为禁带，当禁带宽度不大于0eV时，碳纤维为导体；当禁带宽度大于0时，固体一般具有半导体性质；当价带没有完全充满时，碳纤维具有空穴导电性质。价带和导带可以对应于价键理论中的成键和反键轨道。

  金刚石的禁带宽度达5.47eV，具有极强的绝缘能力，经过掺杂，能够在金刚石中产生一定量的载流子，从而实现金刚石的半导体应用，这是目前CVD金刚石研究领域的热门课题之一；在场致发射方面，金刚石也具有广泛的应用前景。

  
  石墨晶胞的倒格子空间，布里渊区边界及成键、反键轨道空间结构图，在二维六边形布里渊环的顶点上，成键和反键。轨道几乎重叠在一起，即使无缺陷结晶石墨也只有约40meV的能隙，缺陷与杂质一般总是提高碳纤维中载流子的密度，同时会提高对电子的散射能力，因此碳纤维材料一般为导体并具有较高的电阻加热效应。