Puslaidininkiai yra esminiai šiuolaikinių elektroninių prietaisų komponentai, taigi vienas iš pagrindinių šiuolaikinių technologijų elementų. Kad medžiaga būtų tinkama kaip puslaidininkinė medžiaga, jos elektrinis laidumas turi būti tarp izoliatorių, kurie praleidžia labai mažai elektros, ir laidininkų, kurie leidžia labai lengvai tekėti elektrai. Dauguma puslaidininkinių medžiagų yra kristalinės neorganinės kietosios medžiagos, nors yra ir puslaidininkių, pagamintų iš amorfinių kietųjų medžiagų ir skysčių. Įprastos puslaidininkinės medžiagos yra silicis, galio arsenidas ir galio nitridas, nors yra ir kitų. Be šių pirminių medžiagų, puslaidininkiuose dažnai taip pat yra nedidelis kiekis kitų medžiagų, žinomų kaip priedai.
Puslaidininkinės medžiagos laidumą galima padidinti veikiant ją elektros energija, magnetiniais laukais ar kitais dirgikliais, kurie padidina medžiagos elektronų energijos lygį, todėl dalis jų pereina iš mažos energijos valentinės juostos į didesnės energijos, mažiau. perpildyta dirigavimo grupė. Tai leidžia įkrautiems elektronams laisviau judėti per medžiagą, tuo pačiu sukuriant teigiamai įkrautus tarpus valentinėje juostoje, vadinamoje elektronų skylėmis. Tai leidžia elektrai tekėti per puslaidininkį. Manipuliuojant puslaidininkio laidumu, jis gali būti naudojamas kaip jungiklis. Puslaidininkiai taip pat naudojami saulės energijos gamybai ir šviesos aptikimo jutikliams, nes jie gali generuoti elektros srovės srautą, kai juos tinkamai maitina įeinantys šviesos fotonai.
Dažniausiai naudojama puslaidininkinė medžiaga yra silicis, 14-as periodinės lentelės elementas ir vienas iš labiausiai paplitusių elementų Žemės plutoje. Dauguma silicio puslaidininkių turi taisyklingą kristalinę struktūrą, kurioje išsidėstę jų atomai, tačiau galima naudoti ir nekristalinį arba amorfinį silicį. Amorfinio silicio puslaidininkių našumas yra prastesnis nei kristalinio silicio, tačiau amorfinis silicis gali būti nusodinamas daug plonesniais sluoksniais, o tai gali sumažinti medžiagų sąnaudas.
Kita labiausiai paplitusi puslaidininkinė medžiaga yra junginys galio arsenidas (GaAs). Galio arsenidas yra pranašesnis už silicį daugeliu atžvilgių, pavyzdžiui, greitesniu perjungimu ir didesniu atsparumu karščiui. Tačiau jis taip pat yra brangesnis ir sunkiau apdorojamas, todėl paprastai naudojamas tik tais atvejais, kai silicio nepakanka. Jis taip pat kenčia nuo didesnio energijos suvartojimo. Galio arsenidas dažniausiai naudojamas tokiems tikslams kaip didelės spartos elektronika ir didelio efektyvumo fotovoltiniai elementai.
Kitas puslaidininkiams naudojamas galio junginys yra galio nitridas (GaN), kuris gali veikti esant labai aukštai temperatūrai ir įtampai, todėl dažnai naudojamas su mikrobangomis. Galio nitridas taip pat naudojamas šviesos dioduose (LED) ir aukšto dažnio lazeriniuose dioduose, taip pat kai kuriuose kariniuose radaruose. Jis taip pat gali būti derinamas su kita puslaidininkine medžiaga, indžio nitridu (InN), kad būtų gautas mišinys, vadinamas indžio galio nitridu. Indžio galio nitridas dažniausiai naudojamas šviesos dioduose ir taip pat gali būti itin efektyvi saulės elementų medžiaga.
Puslaidininkiuose dažnai yra nedideli priemaišų kiekiai, siekiant pakeisti jų laidžiąsias savybes pagal jų funkciją. Įprasti priedai silicyje yra boras, fosforas ir arsenas. Galio arsenidas ir galio nitridas, legiruoti metalais, tokiais kaip manganas, turi ir puslaidininkių, ir feromagnetinių savybių.