Een halfgeleider is een stof die qua elektrische geleiding het midden houdt tussen een geleider en een isolator. Qua structuur is hij eigenlijk een isolator, maar hij is gemakkelijk tot geleiding te krijgen door er plaatselijk sporen van andere stoffen in te diffunderen. Hierbij zijn bovendien de elektrische eigenschappen goed manipuleerbaar: atomen van de vreemde stof nemen dan de plaats in van enkele silicium atomen en verstoren het normale evenwicht tussen kernen en elektronen in het kristal.
Met halfgeleiders kunnen allerlei elektronische componenten worden gemaakt. Elektronici noemen dergelijke halfgeleidercomponenten meestal kortweg "halfgeleiders".
Het tegenwoordig in de elektronica meest gebruikte halfgeleidermateriaal (zeer zuiver) silicium is vierwaardig en kristalliseert in een vorm waarin elk atoom omgeven is door vier andere. In deze vorm is silicium niet geleidend. Door het kristal licht te verontreinigen met het vijfwaardige fosfor (een zgn. donor) komt een elektron "vrij" dat het materiaal geleidend maakt: een "N-type halfgeleider". Omgekeerd veroorzaakt een verontreiniging met driewaardig borium (een acceptor) een tekort, een "gat": een "P-type halfgeleider".
De belangrijkste toepassing ontstaat als men P-silicium en N-silicium in elkaar laat overgaan. Er ontstaat een zogenaamde PN-overgang waar zich een zone zonder vrije ladingsdragers vormt: de uitputtingszone.
Leggen we een spanning aan tussen het N- en P-silicium, dan zal, afhankelijk van de polariteit, de uitputtingszone vergroot worden (geen stroom doorlaten), of zullen de elektronen teruggedreven worden, zodat na overwinnen van een zekere drempelspanning geleiding optreedt. De PN-overgang is dus in de ene richting geleidend en in de andere niet: we hebben een diode.
Voor het produceren van allerlei elektronische componenten worden de verschillende varianten van halfgeleidende materialen gecombineerd tot diodes, transistoren, thyristoren en uiteindelijk geïntegreerde schakelingen (chips).
