نموذج الإلكترون الحر يصف إلكترونات التكافؤ في البلورات كجسيمات حرة داخل مادة متجانسة مع إهمال بوتنسيال الشبكة، ويُحلل بواسطة معادلة شرودنجر لبوتنسيال صفري فتكون الحالات موجات بلانية ψk ذات طاقة حركية E=ħ^2k^2/2m ويُدمج مع إحصاء فيرمي–ديراك لتقدير خواص ناقلية وكثافة الحالات في المعادن.
