Een halfgeleider is een materiaal dat in sommige gevallen wel elektriciteit geleidt, maar in andere gevallen niet. Goede elektrische geleiders, zoals koper of zilver, zorgen ervoor dat er gemakkelijk elektriciteit doorheen kan stromen. Materialen die de stroom van elektriciteit blokkeren, zoals rubber of plastic, worden isolatoren genoemd. Isolatoren worden vaak gebruikt om mensen te beschermen tegen elektrische schokken. Zoals de naam al aangeeft, geleidt een halfgeleider niet zo goed als een geleider. Silicium is de meest gebruikte halfgeleider, maar er wordt ook galliumarsenide gebruikt.
Door de toevoeging van verschillende atomen in het kristalrooster (raster) van de halfgeleider verandert het de geleidbaarheid ervan door het maken van n-type en p-type halfgeleiders. Silicium is de belangrijkste commerciële halfgeleider, hoewel er vele andere worden gebruikt. Er kunnen transistors van worden gemaakt, die kleine versterkers zijn. Transistors worden gebruikt in computers, mobiele telefoons, digitale audiospelers en vele andere elektronische apparaten.
Net als andere vaste stoffen kunnen de elektronen in halfgeleiders alleen energieën hebben binnen bepaalde banden (d.w.z. reeksen energieniveaus) tussen de energie van de grondtoestand, die overeenkomt met elektronen die nauw verbonden zijn met de atoomkernen van het materiaal, en de vrije elektronenenergie, die de energie is die nodig is voor een elektron om volledig uit het materiaal te ontsnappen.
