מוליך למחצה מתייחס לחומר שניתן לשלוט על מוליכותו ממבודד למוליך. לא משנה מנקודת המבט של מדע וטכנולוגיה או פיתוח כלכלי, החשיבות של מוליכים למחצה גדולה מאוד. רוב המוצרים האלקטרוניים של היום, כמו מחשבים, טלפונים ניידים או מקליטים דיגיטליים, קשורים קשר הדוק למוליכים למחצה. חומרים מוליכים למחצה נפוצים כוללים סיליקון, גרמניום, גליום ארסניד וכו', וסיליקון הוא אחד מחומרי המוליכים למחצה המשפיעים ביותר ביישומים מסחריים.
המוליכות של חומר נקבעת על פי מספר האלקטרונים המצויים ברצועת ההולכה. כאשר האלקטרונים מקבלים אנרגיה מרצועת הערכיות וקופצים לפס המוליך, האלקטרונים יכולים לנוע בחופשיות בין הרצועות ולהוליך חשמל. פער האנרגיה בין הפס המוליך לפס הערכיות של חומרי מתכת נפוצים הוא קטן מאוד. בטמפרטורת החדר קל להשיג אנרגיה אלקטרונים וקופצים לפס המוליך כדי להוליך חשמל. עם זאת, חומרי בידוד מתקשים לקפוץ לפס המוליך בגלל פער האנרגיה הגדול (בדרך כלל גדול מ-9 אלקטרונים וולט), ולכן הם לא יכולים להוליך חשמל.
פער האנרגיה של חומר מוליך למחצה כללי הוא בערך 1 עד 3 וולט אלקטרונים, שהוא בין מוליך למבודד. לכן, החומר יכול להוליך חשמל כל עוד הוא נרגש באנרגיה בתנאים מתאימים או משתנה המרווח של פער האנרגיה שלו.
מוליכים למחצה מעבירים זרם דרך הולכת אלקטרונים או הולכת חור. דרך הולכת האלקטרונים דומה לזרימת הזרם בחוטי נחושת, כלומר, תחת פעולת השדה החשמלי, אטומים מיוננים מאוד מעבירים עודפי אלקטרונים לכיוון עם דרגת יינון שלילי נמוכה. הולכת חור מתייחסת לזרם (המכונה בדרך כלל זרם חיובי) הנוצר על ידי ה"חורים" הנוצרים מהיעדר אלקטרונים מחוץ לגרעין האטום בחומרים מיוננים באופן חיובי. תחת פעולת שדה חשמלי, החורים מתמלאים במספר קטן של אלקטרונים וגורמים לחורים לנוע.
