صنعت نیمه هادی عمدتا بر مدارهای مجتمع، الکترونیک مصرفی، سیستم های ارتباطی، تولید برق فتوولتائیک، کاربردهای روشنایی، تبدیل توان با توان بالا و سایر زمینه ها تمرکز دارد. از منظر فناوری یا توسعه اقتصادی، اهمیت نیمه هادی ها بسیار زیاد است
امروزه بیشتر محصولات الکترونیکی مانند کامپیوترها، تلفن های همراه یا ضبط کننده های دیجیتال رابطه بسیار نزدیکی با نیمه هادی ها به عنوان واحد اصلی خود دارند. مواد نیمه رسانای رایج عبارتند از سیلیکون، ژرمانیوم، آرسنید گالیم و غیره. در بین مواد نیمه هادی مختلف، سیلیکون بیشترین تأثیر را در کاربردهای تجاری دارد.
نیمه هادی ها به موادی اطلاق می شود که رسانایی بین هادی ها و عایق ها در دمای اتاق دارند. به دلیل کاربرد گسترده آن در رادیو، تلویزیون و اندازه گیری دما، صنعت نیمه هادی دارای پتانسیل توسعه عظیم و دائمی در حال تغییر است. رسانایی قابل کنترل نیمه هادی ها در هر دو زمینه تکنولوژیکی و اقتصادی نقش مهمی ایفا می کند.
بالادست صنعت نیمه هادی شرکت های طراحی آی سی و شرکت های تولید ویفر سیلیکونی هستند. شرکت های طراحی آی سی نمودارهای مدار را با توجه به نیاز مشتری طراحی می کنند، در حالی که شرکت های تولید ویفر سیلیکونی ویفرهای سیلیکونی را با استفاده از سیلیکون پلی کریستالی به عنوان ماده اولیه تولید می کنند. وظیفه اصلی شرکت های تولید کننده آی سی میانی، پیوند نمودارهای مدار طراحی شده توسط شرکت های طراحی آی سی به ویفرهای تولید شده توسط شرکت های تولید ویفر سیلیکونی است. سپس ویفرهای تکمیل شده برای بسته بندی و آزمایش به کارخانه های بسته بندی و آزمایش آی سی پایین دستی ارسال می شوند.
مواد موجود در طبیعت را می توان بر اساس رسانایی به سه دسته رساناها، عایق ها و نیمه هادی ها تقسیم کرد. مواد نیمه رسانا به نوعی ماده کاربردی با رسانایی بین مواد رسانا و عایق در دمای اتاق اشاره دارد. رسانایی با استفاده از دو نوع حامل بار، الکترون ها و حفره ها به دست می آید. مقاومت الکتریکی در دمای اتاق به طور کلی بین 10-5 و 107 اهم · متر است. معمولاً مقاومت با افزایش دما افزایش می یابد. اگر ناخالصی های فعال اضافه شوند یا با نور یا تشعشع تابش شوند، مقاومت الکتریکی می تواند چندین مرتبه متفاوت باشد. آشکارساز کاربید سیلیکون در سال 1906 ساخته شد. پس از اختراع ترانزیستورها در سال 1947، مواد نیمه هادی به عنوان یک رشته مستقل از مواد، پیشرفت زیادی کرده و به مواد ضروری در صنعت الکترونیک و زمینه های با تکنولوژی بالا تبدیل شده اند. رسانایی مواد نیمه هادی به دلیل ویژگی ها و پارامترهای آنها نسبت به ناخالصی های کمیاب خاصی حساس است. مواد نیمه هادی با خلوص بالا را نیمه هادی های ذاتی می نامند که در دمای اتاق مقاومت الکتریکی بالایی دارند و رسانای ضعیف الکتریسیته هستند. پس از افزودن ناخالصی های مناسب به مواد نیمه هادی با خلوص بالا، مقاومت الکتریکی ماده به دلیل تامین حامل های رسانا توسط اتم های ناخالصی به شدت کاهش می یابد. این نوع نیمه هادی دوپ شده اغلب به عنوان نیمه هادی ناخالصی شناخته می شود. نیمه هادی های ناخالصی که برای رسانایی به الکترون های نوار رسانایی متکی هستند، نیمه هادی های نوع N و آنهایی که بر رسانایی سوراخ نوار ظرفیتی متکی هستند، نیمه هادی های نوع P نامیده می شوند. هنگامی که انواع مختلف نیمه هادی ها در تماس هستند (تشکیل اتصالات PN) یا زمانی که نیمه هادی ها با فلزات تماس پیدا می کنند، انتشار به دلیل تفاوت در غلظت الکترون (یا سوراخ) رخ می دهد و مانعی در نقطه تماس ایجاد می کند. بنابراین، این نوع تماس دارای رسانایی واحد است. با استفاده از رسانایی یک طرفه اتصالات PN می توان دستگاه های نیمه هادی با عملکردهای مختلف مانند دیود، ترانزیستور، تریستور و غیره ساخت. الکتریسیته، مغناطیس و ... بر این اساس می توان قطعات حساس مختلفی را برای تبدیل اطلاعات ساخت. پارامترهای مشخصه مواد نیمه هادی شامل عرض باند، مقاومت، تحرک حامل، طول عمر حامل غیرتعادلی، و چگالی نابجایی است. عرض باند توسط حالت الکترونیکی و پیکربندی اتمی نیمه هادی تعیین می شود که منعکس کننده انرژی مورد نیاز برای الکترون های ظرفیتی در اتم هایی است که این ماده را تشکیل می دهند تا از حالت محدود به حالت آزاد برانگیخته شوند. مقاومت الکتریکی و تحرک حامل منعکس کننده رسانایی یک ماده است. طول عمر حامل غیرتعادلی منعکس کننده ویژگی های آرامش حامل های داخلی در مواد نیمه هادی است که تحت تأثیرات خارجی (مانند نور یا میدان الکتریکی) از حالت غیرتعادلی به حالت تعادل در حال گذار هستند. دررفتگی شایع ترین نوع نقص در کریستال ها است. چگالی نابجایی برای اندازه گیری درجه یکپارچگی شبکه مواد تک کریستالی نیمه هادی استفاده می شود، اما برای مواد نیمه هادی آمورف، این پارامتر وجود ندارد. پارامترهای مشخصه مواد نیمه هادی نه تنها می توانند تفاوت بین مواد نیمه هادی و سایر مواد غیر نیمه هادی را منعکس کنند، بلکه مهمتر از آن، می توانند تفاوت های کمی در ویژگی های مواد نیمه هادی مختلف و حتی یک ماده مشابه را در موقعیت های مختلف منعکس کنند.
