半导体是指常温下导电性介于导体和绝缘体之间的材料。主要的半导体材料有硅、锗、砷化镓、硅锗复合材料等。半导体通过电子传导或空穴(电洞)传导的方式传输电流。电子传导的方式与铜线中电流的流动类似，即在电场作用下高度离子化的原子将多余的电子向着负离子化程度比较低的方向传递。空穴导电则是指在正离子化的材料中，原子核外由于电子缺失形成的“空穴”，在电场作用下，空穴被少数的电子补入而造成空穴移动所形成的电流（一般称为正电流）。

材料中载流子的数量对半导体的导电特性极为重要。这可以通过在半导体中有选择的加入其他“杂质”（三、五族元素）来控制。如果我们在纯硅中掺入（DOPing）少许的砷或磷（最外层有五个电子），就会多出一个自由电子，这样就形成N型半导体；如果我们在纯硅中掺入少许的硼（最外层有三个电子），就反而少了一个电子，而形成一个电洞（空穴），这样就形成P型半导体（少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷）。

半导体器件可以通过结构和材料上的设计达到控制电流传输的目的，并以此为基础构建各种处理不同信号的电路。这是半导体在当前电子技术中广泛应用的原因。