Półprzewodnik odnosi się do materiału, którego przewodność można kontrolować od izolatora do przewodnika. Bez względu na to, czy z punktu widzenia nauki i technologii, czy rozwoju gospodarczego, znaczenie półprzewodników jest bardzo duże. Większość współczesnych produktów elektronicznych, takich jak komputery, telefony komórkowe czy rejestratory cyfrowe, jest ściśle związana z półprzewodnikami. Typowe materiały półprzewodnikowe obejmują krzem, german, arsenek galu itp., a krzem jest jednym z najbardziej wpływowych materiałów półprzewodnikowych w zastosowaniach komercyjnych.
Przewodność materiału zależy od liczby elektronów zawartych w paśmie przewodnictwa. Kiedy elektrony pobierają energię z pasma walencyjnego i przeskakują do pasma przewodzącego, elektrony mogą swobodnie przemieszczać się między pasmami i przewodzić prąd. Szczelina energetyczna pomiędzy pasmem przewodzącym a pasmem walencyjnym zwykłych materiałów metalowych jest bardzo mała. W temperaturze pokojowej elektrony łatwo uzyskują energię i przeskakują do pasma przewodzącego, aby przewodzić prąd. Jednakże materiały izolacyjne trudno przeskoczyć do pasma przewodzącego ze względu na dużą przerwę energetyczną (zwykle większą niż 9 elektronowoltów), przez co nie mogą przewodzić prądu.
Szczelina energetyczna ogólnego materiału półprzewodnikowego wynosi około 1 do 3 elektronowoltów, czyli pomiędzy przewodnikiem a izolatorem. Zatem materiał może przewodzić prąd elektryczny pod warunkiem, że w odpowiednich warunkach zostanie wzbudzony energią lub zmieni się odstęp jego przerwy energetycznej.
Półprzewodniki przekazują prąd poprzez przewodzenie elektronów lub przewodzenie dziur. Sposób przewodzenia elektronów jest podobny do przepływu prądu w drucie miedzianym, tzn. pod wpływem pola elektrycznego silnie zjonizowane atomy przenoszą nadmiar elektronów w kierunku o niskim stopniu jonizacji ujemnej. Przewodnictwo dziurowe odnosi się do prądu (ogólnie określanego jako prąd dodatni) utworzonego przez „dziury” utworzone w wyniku braku elektronów poza jądrem atomowym w materiałach zjonizowanych dodatnio. Pod działaniem pola elektrycznego dziury są wypełniane przez niewielką liczbę elektronów, co powoduje ich ruch.
