Przemysł półprzewodników koncentruje się głównie na obwodach scalonych, elektronice użytkowej, systemach komunikacyjnych, wytwarzaniu energii fotowoltaicznej, zastosowaniach oświetleniowych, konwersji mocy dużej mocy i innych dziedzinach. Z punktu widzenia technologii czy rozwoju gospodarczego znaczenie półprzewodników jest ogromne
Większość współczesnych produktów elektronicznych, takich jak komputery, telefony komórkowe czy rejestratory cyfrowe, ma bardzo ścisły związek z półprzewodnikami jako ich podstawowymi jednostkami. Typowe materiały półprzewodnikowe obejmują krzem, german, arsenek galu itp. Spośród różnych materiałów półprzewodnikowych krzem ma największy wpływ w zastosowaniach komercyjnych.
Półprzewodniki odnoszą się do materiałów charakteryzujących się przewodnością pomiędzy przewodnikami i izolatorami w temperaturze pokojowej. Ze względu na szerokie zastosowanie w radiach, telewizorach i pomiarach temperatury, przemysł półprzewodników ma ogromny i stale zmieniający się potencjał rozwojowy. Kontrolowana przewodność półprzewodników odgrywa kluczową rolę zarówno w dziedzinie technologii, jak i ekonomii.
Przedsiębiorstwa zajmujące się produkcją półprzewodników to firmy projektujące układy scalone i firmy produkujące płytki krzemowe. Firmy projektujące układy scalone projektują schematy obwodów zgodnie z potrzebami klientów, natomiast firmy produkujące płytki krzemowe wytwarzają płytki krzemowe, wykorzystując jako surowiec krzem polikrystaliczny. Głównym zadaniem średnich firm produkujących układy scalone jest przeszczepianie schematów obwodów zaprojektowanych przez firmy projektujące układy scalone na płytki produkowane przez firmy produkujące płytki krzemowe. Gotowe płytki są następnie wysyłane do dalszych fabryk pakowania i testowania układów scalonych w celu pakowania i testowania.
Substancje występujące w przyrodzie można podzielić na trzy kategorie w zależności od ich przewodności: przewodniki, izolatory i półprzewodniki. Materiały półprzewodnikowe odnoszą się do rodzaju materiału funkcjonalnego, który w temperaturze pokojowej przewodzi między materiałami przewodzącymi i izolującymi. Przewodnictwo osiąga się poprzez zastosowanie dwóch rodzajów nośników ładunku, elektronów i dziur. Rezystywność elektryczna w temperaturze pokojowej wynosi zazwyczaj od 10 do 5 do 107 omów · metrów. Zwykle rezystywność wzrasta wraz ze wzrostem temperatury; W przypadku dodania aktywnych zanieczyszczeń lub napromieniowania światłem lub promieniowaniem oporność elektryczna może zmieniać się o kilka rzędów wielkości. Detektor węglika krzemu został wyprodukowany w 1906 roku. Po wynalezieniu tranzystorów w 1947 roku, materiały półprzewodnikowe, jako samodzielna dziedzina materiałów, poczyniły ogromny postęp i stały się materiałami niezbędnymi w przemyśle elektronicznym i dziedzinach zaawansowanych technologii. Przewodnictwo materiałów półprzewodnikowych jest bardzo wrażliwe na pewne śladowe zanieczyszczenia ze względu na ich właściwości i parametry. Materiały półprzewodnikowe o wysokiej czystości nazywane są półprzewodnikami wewnętrznymi, które mają wysoką oporność elektryczną w temperaturze pokojowej i są słabymi przewodnikami prądu elektrycznego. Po dodaniu odpowiednich zanieczyszczeń do materiałów półprzewodnikowych o wysokiej czystości, rezystywność elektryczna materiału ulega znacznemu zmniejszeniu w wyniku zapewnienia przewodzących nośników przez atomy zanieczyszczeń. Ten typ domieszkowanego półprzewodnika jest często określany jako półprzewodnik domieszkowy. Półprzewodniki domieszkowe, których przewodnictwo opiera się na elektronach w paśmie przewodnictwa, nazywane są półprzewodnikami typu N, a te, które opierają się na przewodnictwie dziur w paśmie walencyjnym, nazywane są półprzewodnikami typu P. Kiedy różne rodzaje półprzewodników stykają się (tworząc złącza PN) lub gdy półprzewodniki stykają się z metalami, następuje dyfuzja z powodu różnicy w stężeniu elektronów (lub dziur), tworząc barierę w punkcie styku. Dlatego ten typ kontaktu ma pojedynczą przewodność. Wykorzystując jednokierunkową przewodność złączy PN, można wykonać urządzenia półprzewodnikowe o różnych funkcjach, takie jak diody, tranzystory, tyrystory itp. Ponadto przewodność materiałów półprzewodnikowych jest bardzo wrażliwa na zmiany warunków zewnętrznych, takich jak ciepło, światło, elektryczność, magnetyzm itp. Na tej podstawie można wyprodukować różne wrażliwe komponenty do konwersji informacji. Charakterystyczne parametry materiałów półprzewodnikowych obejmują szerokość pasma wzbronionego, rezystywność, ruchliwość nośnika, nierównowagowy czas życia nośnika i gęstość dyslokacji. Szerokość pasma wzbronionego jest określona przez stan elektronowy i konfigurację atomową półprzewodnika, odzwierciedlając energię wymaganą, aby elektrony walencyjne w atomach tworzących ten materiał wzbudziły się ze stanu związanego do stanu wolnego. Oporność elektryczna i ruchliwość nośnika odzwierciedlają przewodność materiału. Czas życia nośnika nierównowagowego odzwierciedla charakterystykę relaksacji nośników wewnętrznych w materiałach półprzewodnikowych przechodzących ze stanu nierównowagowego do stanu równowagi pod wpływem czynników zewnętrznych (takich jak światło lub pole elektryczne). Dyslokacja jest najczęstszym typem defektu kryształów. Gęstość dyslokacji służy do pomiaru stopnia integralności sieci półprzewodnikowych materiałów monokrystalicznych, ale w przypadku amorficznych materiałów półprzewodnikowych parametr ten nie występuje. Charakterystyczne parametry materiałów półprzewodnikowych mogą nie tylko odzwierciedlać różnice między materiałami półprzewodnikowymi i innymi materiałami nie półprzewodnikowymi, ale co ważniejsze, mogą odzwierciedlać ilościowe różnice w charakterystyce różnych materiałów półprzewodnikowych, a nawet tego samego materiału w różnych sytuacjach.
