Напівпровідник відноситься до матеріалу, провідність якого можна контролювати від ізолятора до провідника. Незалежно від точки зору науки і техніки чи економічного розвитку, важливість напівпровідників дуже велика. Більшість сучасних електронних виробів, таких як комп’ютери, мобільні телефони чи цифрові рекордери, тісно пов’язані з напівпровідниками. Звичайні напівпровідникові матеріали включають кремній, германій, арсенід галію тощо, і кремній є одним із найвпливовіших напівпровідникових матеріалів у комерційному застосуванні.
Провідність матеріалу визначається кількістю електронів, що містяться в зоні провідності. Коли електрони отримують енергію з валентної зони та переходять у провідну зону, електрони можуть вільно переміщатися між зонами та проводити електрику. Енергетичний зазор між провідною зоною та валентною зоною звичайних металевих матеріалів дуже малий. При кімнатній температурі електрони легко отримують енергію та переходять у провідну зону, щоб проводити електрику. Однак ізоляційні матеріали важко перейти до провідної зони через великий енергетичний зазор (зазвичай більше 9 електрон-вольт), тому вони не можуть проводити електрику.
Енергетичний зазор звичайного напівпровідникового матеріалу становить приблизно від 1 до 3 електрон-вольт між провідником та ізолятором. Таким чином, матеріал може проводити електрику, якщо він збуджується енергією за відповідних умов або змінюється відстань між його енергетичним проміжком.
Напівпровідники пропускають струм через електронну або діркову провідність. Шлях електронної провідності подібний до протікання струму в мідному дроті, тобто під дією електричного поля високоіонізовані атоми переводять надлишок електронів у напрямок з низьким ступенем негативної іонізації. Діркова провідність відноситься до струму (зазвичай його називають позитивним струмом), утвореного «дірками», утвореними відсутністю електронів поза атомним ядром у позитивно іонізованих матеріалах. Під дією електричного поля дірки заповнюються невеликою кількістю електронів і викликають рух дірок.
