Il semiconduttore si riferisce a un materiale la cui conduttività può essere controllata dall'isolante al conduttore. Non importa dal punto di vista della scienza e della tecnologia o dello sviluppo economico, l’importanza dei semiconduttori è molto grande. La maggior parte dei prodotti elettronici odierni, come computer, telefoni cellulari o registratori digitali, sono strettamente correlati ai semiconduttori. I materiali semiconduttori comuni includono silicio, germanio, arseniuro di gallio, ecc. E il silicio è uno dei materiali semiconduttori più influenti nelle applicazioni commerciali.
La conduttività di un materiale è determinata dal numero di elettroni contenuti nella banda di conduzione. Quando gli elettroni ricevono energia dalla banda di valenza e saltano nella banda conduttiva, possono muoversi liberamente tra le bande e condurre elettricità. Il divario energetico tra la banda conduttiva e la banda di valenza dei comuni materiali metallici è molto piccolo. A temperatura ambiente, gli elettroni ottengono facilmente energia e saltano sulla banda conduttiva per condurre l'elettricità. Tuttavia, i materiali isolanti sono difficili da passare alla banda conduttiva a causa dell'ampio gap energetico (solitamente maggiore di 9 elettronvolt), quindi non possono condurre elettricità.
Il gap energetico di un materiale semiconduttore generale è di circa 1-3 elettronvolt, ovvero tra un conduttore e un isolante. Pertanto, il materiale può condurre elettricità purché sia eccitato dall'energia in condizioni appropriate o venga modificata la spaziatura del suo gap energetico.
I semiconduttori trasmettono corrente attraverso la conduzione di elettroni o la conduzione di lacune. Il modo di conduzione degli elettroni è simile al flusso di corrente nel filo di rame, cioè, sotto l'azione del campo elettrico, gli atomi altamente ionizzati trasferiscono gli elettroni in eccesso nella direzione con basso grado di ionizzazione negativa. La conduzione dei buchi si riferisce alla corrente (generalmente indicata come corrente positiva) formata dai "buchi" formati dall'assenza di elettroni all'esterno del nucleo atomico nei materiali ionizzati positivamente. Sotto l'azione di un campo elettrico, le lacune vengono riempite da un piccolo numero di elettroni e ne provocano il movimento.
