금속과 절연체의 중간 정도의 전기 전도성을 가진 고체. 금속과 같이 전기를 잘 전하는 물질도 아니고, 또 에보나이트와 같이 전기를 전혀 통하지 않는 부도체 도 아닌, 양도체와 부도체의 중간적 성질을 가진 물질을 말한다.

전형적인 반도체로는 순수한 게르마늄이나 실리콘(규소)에 비소· 안티몬· 인듐· 갈륨과 같은 물질을 넣은 것이 쓰이나, 그 밖에 특정한 용도의 반도체가 있다.

반도체의 발달 과정은 대체로 다음의 4단계로 구분할 수 있다.

제1기는 황화납의 광석에 금속 침을 끼워 정류 현상을 발견한 1874년부터 1930년경까지이다. 이 기간에 황화납· 실리콘 등을 이용한 광석 검파기, 산화제일구리· 셀렌 등을 이용한 정류기, 셀렌을 이용한 광전지 등이 실용화되었다.

제2기는 1931년부터 1948년까지라고 볼 수 있는데, 1931년에 고체의 전기 전도를 에너지 이론으로 설명한 연구 발표에 뒤이어 반도체 재료 기술이 발달하고, 많은 실험과 이론적인 뒷받침에 힘입어 1948년에는 트랜지스터의 작용이 발견 되었다.

제3기는 1948년 말부터 1970년까지로 트랜지스터의 작용이 발견된 이래 급속한 진보를 가져왔다.

트랜지스터는 모든 분야에서 진공관과 대체되었고, 한걸음 더 나아가 저항이나 콘덴서 등을 포함한 전자 회로 전체를 1개의 실리콘 조각에 넣은 집적 회로(集積回路 : IC) 기술이 실용화되었다.

제4기는 1970년경부터 현재까지로 한 변의 길이가 수 mm인 실리콘 조각에 수천 개나 되는 매우 많은 소자를 집어 넣은 고밀도 집적 회로(高密度集積回路 : LSI) 기술로 진보하였고, 또한 소자 수가 10만개 이상인 초고밀도 집적 회로(VLSI)도 나타났다.

그와 함께 아날로그 신호를 디지털로 처리할 수 있게 되었으며, 또 컴퓨터의 소형화 및 대용량화가 실현되었다.

이와 같이 반도체 기술이 급속히 진보할 수 있었던 것은 이른바 텐나인이라고 부르는 99.99999999%의 높은 순도의 재료를 만드는 재료 정제 기술, 1,000℃의 고온을 불과 0.1℃의 오차로 유지할 수 있는 제어 기술, 1 마이크로미터 (㎛ : 1㎛＝10"{-6}m)의 착오도 없이 정밀 가공할 수 있는 정밀 가공 기술, 10억분의 1초 사이에 일어나는 변화도 측정할 수 있는 측정 기술 등의 발전이 동시에 이루어졌기 때문이라고 할 수 있다.

순수한 게르마늄이나 실리콘은 원자가 전자(원자핵의 바깥 궤도를 도는 전자)가 4개 있으나, 결정을 이룰 때에는 자신의 원자가 전자 4개 외에 이웃 원자의 원자가 전자 4개를 공유하게 되어 바깥 궤도에는 8개의 전자를 가진 모양이 된다. 그런데 원자가 전자가 5인 비소나 안티몬과 같은 불순물을 넣어 결합시키면, 게르마늄이나 실리콘과의 공유 결합에 전자 4개를 쓰고도 전자가 하나 남게 된다. 이 남는 전자를 과잉 전자라 하며, 이러한 반도체를 n형 반도체라 한다.

이와 반대로 원자가 전자가 3인 인듐이나 갈륨 과 같은 불순물을 넣어 결합시키면 전자가 하나 부족하게 된다. 이와 같이 전자가 비어 있는 자리를 정공 또는 홀(hole)이라 하며, 이러한 반도체를 p형 반도체라 한다.

한편 물질 중에서 전기를 잘 통하게 하는 알갱이를 반송자(搬送子)라 하는데, n형 반도체에서는 과잉 전자가, p형 반도체에서는 정공 이 각각 반송자가 된다. 또 1개의 반도체 내에 한 부분은 p형, 다른 한 부분은 n형의 두 부분을 만들었을 때 그 경계 부근을 p-n 접합이라 부른다. 이 때 p형 쪽에 (+), n형 쪽에 (-) 전압을 가하면 전자와 정공은 각각 접합면으로 이동하여 서로 결합되어 전류가 흐르게 된다. 그러나 이와 반대로 전압을 가하면 전류는 흐르지 않는다. 이 성질을 이용하여 검파나 정류를 할 수 있는데, 이와 같은 것을 다이오드라 한다.

또한 p-n 접합에 p형 또는 n형 반도체를 하나 더 첨가하여 만든 것이 트랜지스터이다. 그 결합 방식에 따라 npn형과 pnp형이 있다.

반도체의 전기 전도성은 온도 변화에 따라 매우 달라지는 특성이 있다. 곧 절대 영도(-273℃) 부근에서는 절연성을 나타내나, 온도가 올라갈수록 저항이 감소하여 도체의 성질을 나타낸다. 이를 이용한 것이 서미스터라는 소자로서 온도 측정 등에 이용된다.

또한 반도체에는 빛을 쬐면 저항이 감소하는 성질이 있다. 사진기 등의 노출계는 이 원리를 이용한 것이다. 또 p-n 접합에 빛을 쬐면 기전력이 생긴다. 이를 광기전력(光起電力)이라고 하며, 태양 전지는 이 원리를 이용한 것으로 탁상 계산기· 시계· 인공 위성 등의 전원으로 쓰인다.

또 어떤 종류의 반도체 p-n 접합에 전류를 통하면 빛을 내기도 한다. 이를 발광 다이오드라고 하며, 시계나 각종 전자 기기의 표시 장치로 쓰인다.

그 밖에 반도체가 지닌 특성으로 그 재료와 응용은 한없이 많을 뿐만 아니라, 그 이용 분야도 가정용 전기 제품에서 사무 기기·의료 기기· 통신 기기· 방위 산업용 및 각종 자동화 시스템 등 우리들의 생활 환경과 현대 전자 기기의 주축을 이루고 있다.