电荷和电子
一）电荷
认识电荷是从电磁力（即电磁场）开始的。人们从现实世界中的电磁力现象给物质赋予了所谓的电荷属性，这一点与人们从现实世界中的惯性和万有引力现象赋予物质其质量属性一样。其实，物质的属性不仅是这些，物理学家为了能建立相关的理论，还赋予了物质所谓的“自旋”、“颜色”和“味道”等等属性。这些属性都被认为是物质所固有的特性，与其状态无关。
由于电磁力具有极性（吸引和排斥），故相关的物质属性也必须有极性之分（正与负）。极性的具体命名完全是人为的事情，按传统，质子的电荷为正而电子的电荷则为负。由于电子和质子目前还不可分割，所以电荷的最小份额就是电子或质子所带的电荷。微观而言，电荷是“量子化”的，即只能取其最小份额的整数倍。
二）电子
电子是《物理学》和《电子学》所研究的基本对象和基础之一，电子到底是什么？该如何描述？这些问题过去通常被认为该是物理学家去讨论的事情。但是，在《量子论》都已经建立近百年的今天，还仅知道电子的“经典”描述，则对一个从事《电子学》相关研发的人来说是不够的。下面对电子的“经典”描述和近代“量子”描述给出简单说明。
1）电子的“经典”描述
所谓“经典”描述，就是采用《经典力学》的观点来描述电子。《经典力学》把任何物质都看成是完全可精确定位描述的实体。在《经典力学》中，物体状态由其位置和动量完全确定（位置和动量所构成的空间也称为状态空间，物体的状态为状态空间中的一点）。我们都知道，地球绕太阳运行，月亮绕地球运行。由万有引力可知，任何物质都将被引力所吸引，最终撞在一起。牛顿给出了上帝的第一推动力的说法，用以解释星系运动的起始力。现在我们知道了，这其实是所谓的“大爆炸”所致。
电子被“经典”地认为是个有一定体积而无内部结构的颗粒——基本微观粒子。我们知道，绝大多数的电子都被原子核内的质子吸引，绕着核运动。这其实是个星系模型的微观化而已。果真如此吗？电子和星球不同，星球宏观上不含净电荷，而电子却实实在在地含有一个电子电荷的基本净电荷量。以后会知道，带有净电荷的物体作加速运动时会向外辐射电磁波。由能量守恒定律，这就意味着电子绕核运动的速度将不断降低，轨道不断变小，最终坠落到核里去。这种情况，一百个上帝的“第一推动力”都没用。
2）电子的“量子”描述
既然电子原本就是个“捉摸不定”的东西，不如换个角度来描述，即几率描述。先“相信”有那么个电子颗粒存在（实验中在屏上由单个电子轰击出来的点也说明了此），然后建立一个波函数φ(r,t)与此电子的状态对应，其中r表示空间中的点而t是时间。此波函数是个复变函数，其模方|φ(r,t)|²就是时间t在位置r上找到这个电子的几率密度。这就是波恩的微观粒子的几率解释。这个解释建立了物质的微观波粒特性的统一，即承认微观粒子的存在但采用几率波描述其分布状态。
由于在《量子力学》中不再对粒子的位置和动量作确定性描述（至少不可能同时确定两个），所以不再会有“轨道”的概念。电子由核内质子的库伦吸引力被束缚在核的周围，按薛定谔方程可确定核外电子的状态——波函数φ(r,t)。由此波函数的模方（|φ(r,t)|²=p(r)）便可得到电子的几率分布,注意此分布与时间无关，即为定态。定态电子自然就不可能激发电磁辐射。此外，由薛定谔方程的解还可得知，束缚态下的电子状态是不连续的，即量子化成分裂状态，每个状态对应于一个几率分布。由此可见，《量子力学》意义下的核外电子不再有“轨道”的概念，取而代之的是电子云（几率分布）。
《量子力学》意义下的电子还有个非常重要的特性，就是势垒贯穿。一个“经典”粒子如果穿越一个势垒，而若此势垒的能量比入射的粒子能量高，则此粒子必然被反射回来而不可能存在任何穿越势垒的可能。但是，《量子力学》表明电子可以穿越比其能量高的势垒，这意味着电子在势垒内具有负动能（或虚时间）。
作为半导体器件相关基础的《固体物理》和《半导体物理》都是建立在《量子力学》之上的。就连电阻、霍尔效应等的“精确”描述都离不开《量子力学》。在此，作为解释电子“绕核”运动所带来的困惑而引入的电子“量子”描述只是个引子而已。
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