Un semi-conducteur est un matériau qui, dans certains cas, conduit l'électricité, mais pas dans d'autres. Les bons conducteurs électriques, comme le cuivre ou l'argent, permettent facilement à l'électricité de circuler à travers eux. Les matériaux qui bloquent le flux d'électricité, comme le caoutchouc ou le plastique, sont appelés des isolants. Les isolants sont souvent utilisés pour protéger les personnes contre les chocs électriques. Comme leur nom l'indique, un semi-conducteur n'est pas aussi bon conducteur qu'un conducteur. Le silicium est le semi-conducteur le plus utilisé, mais on utilise aussi l'arséniure de gallium.
En ajoutant différents atomes dans le réseau cristallin (grille) du semi-conducteur, il modifie sa conductivité en fabriquant des semi-conducteurs de type n et de type p. Le silicium est le plus important semi-conducteur commercial, bien que de nombreux autres soient utilisés. Ils peuvent être transformés en transistors, qui sont de petits amplificateurs. Les transistors sont utilisés dans les ordinateurs, les téléphones portables, les lecteurs audio numériques et de nombreux autres appareils électroniques.
Comme d'autres solides, les électrons des semi-conducteurs ne peuvent avoir d'énergie que dans certaines bandes (c'est-à-dire des gammes de niveaux d'énergie) entre l'énergie de l'état fondamental, correspondant aux électrons étroitement liés aux noyaux atomiques du matériau, et l'énergie de l'électron libre, qui est l'énergie requise pour qu'un électron s'échappe entièrement du matériau.
