תעשיית המוליכים למחצה מתמקדת בעיקר במעגלים משולבים, מוצרי אלקטרוניקה, מערכות תקשורת, ייצור חשמל פוטו-וולטאי, יישומי תאורה, המרת הספק גבוה ותחומים נוספים. מנקודת המבט של טכנולוגיה או פיתוח כלכלי, החשיבות של מוליכים למחצה היא עצומה
לרוב המוצרים האלקטרוניים כיום, כגון מחשבים, טלפונים ניידים או מקליטים דיגיטליים, יש קשר הדוק מאוד עם מוליכים למחצה כיחידות הליבה שלהם. חומרים מוליכים למחצה נפוצים כוללים סיליקון, גרמניום, גליום ארסניד וכו'. מבין חומרים מוליכים למחצה שונים, הסיליקון הוא המשפיע ביותר ביישומים מסחריים.
מוליכים למחצה מתייחסים לחומרים עם מוליכות בין מוליכים למבודדים בטמפרטורת החדר. בשל היישום הנרחב שלה במכשירי רדיו, טלוויזיות ומדידות טמפרטורה, לתעשיית המוליכים למחצה יש פוטנציאל פיתוח עצום ומשתנה ללא הרף. המוליכות הניתנת לשליטה של מוליכים למחצה משחקת תפקיד מכריע בתחומים טכנולוגיים וכלכליים כאחד.
במעלה הזרם של תעשיית המוליכים למחצה נמצאות חברות עיצוב IC וחברות לייצור פרוסות סיליקון. חברות עיצוב IC מתכננות דיאגרמות מעגלים בהתאם לצרכי הלקוח, בעוד שחברות לייצור פרוסות סיליקון מייצרות פרוסות סיליקון תוך שימוש בסיליקון פולי-גבישי כחומר גלם. המשימה העיקרית של חברות ייצור IC באמצע הזרם היא להשתיל את דיאגרמות המעגלים שתוכננו על ידי חברות עיצוב IC לפרוסות המיוצרות על ידי חברות לייצור פרוסות סיליקון. לאחר מכן, הפרוסים המושלמים נשלחים למפעלי אריזה ובדיקה של IC במורד הזרם לצורך אריזה ובדיקה.
ניתן לחלק את החומרים בטבע לשלוש קטגוריות על סמך מוליכותם: מוליכים, מבודדים ומוליכים למחצה. חומרים מוליכים למחצה מתייחסים לסוג של חומר פונקציונלי עם מוליכות בין חומרים מוליכים ומבודדים בטמפרטורת החדר. הולכה מושגת באמצעות שימוש בשני סוגים של נושאי מטען, אלקטרונים וחורים. ההתנגדות החשמלית בטמפרטורת החדר היא בדרך כלל בין 10-5 ל-107 אוהם · מטר. בדרך כלל, ההתנגדות עולה עם עליית הטמפרטורה; אם מוסיפים זיהומים פעילים או מוקרנים באור או בקרינה, ההתנגדות החשמלית יכולה להשתנות במספר סדרי גודל. גלאי הסיליקון קרביד יוצר בשנת 1906. לאחר המצאת הטרנזיסטורים בשנת 1947, חומרים מוליכים למחצה, כתחום חומרים עצמאי, התקדמו מאוד והפכו לחומרים הכרחיים בתעשיית האלקטרוניקה ובתחומי ההייטק. המוליכות של חומרים מוליכים למחצה רגישה מאוד לזיהומים עקביים מסוימים בשל המאפיינים והפרמטרים שלהם. חומרים מוליכים למחצה בעלי טוהר גבוה נקראים מוליכים למחצה מהותיים, בעלי התנגדות חשמלית גבוהה בטמפרטורת החדר והם מוליכים גרועים של חשמל. לאחר הוספת זיהומים מתאימים לחומרים מוליכים למחצה בעלי טוהר גבוה, ההתנגדות החשמלית של החומר מופחתת מאוד עקב אספקת נשאים מוליכים על ידי אטומי טומאה. סוג זה של מוליכים למחצה מסוממים מכונה לעתים קרובות מוליך למחצה טומאה. מוליכים למחצה של טומאה המסתמכים על אלקטרונים של פס הולכה לצורך מוליכות נקראים מוליכים למחצה מסוג N, ואלה המסתמכים על מוליכות חור פס הערכיות נקראים מוליכים למחצה מסוג P. כאשר סוגים שונים של מוליכים למחצה באים במגע (יוצרים צומת PN) או כאשר מוליכים למחצה באים במגע עם מתכות, דיפוזיה מתרחשת עקב ההבדל בריכוז האלקטרונים (או החור), ויוצרים מחסום בנקודת המגע. לכן, לסוג זה של מגע יש מוליכות יחידה. על ידי ניצול המוליכות החד-כיוונית של חיבורי PN, ניתן ליצור התקני מוליכים למחצה בעלי פונקציות שונות, כגון דיודות, טרנזיסטורים, תיריסטורים וכו'. בנוסף, המוליכות של חומרים מוליכים למחצה רגישה מאוד לשינויים בתנאים חיצוניים כגון חום, אור, חשמל, מגנטיות וכדומה. על בסיס זה ניתן לייצר רכיבים רגישים שונים להמרת מידע. הפרמטרים האופייניים של חומרי מוליכים למחצה כוללים רוחב פס פס, התנגדות, ניידות נושא, משך חיי נושא לא שיווי משקל וצפיפות נקע. רוחב הפער נקבע על ידי המצב האלקטרוני והתצורה האטומית של המוליך למחצה, המשקף את האנרגיה הדרושה לאלקטרוני ערכיות באטומים המרכיבים את החומר הזה לעורר מהמצב הכרוך למצב החופשי. התנגדות חשמלית וניידות נושא משקפים את המוליכות של חומר. משך החיים של הנשא ללא שיווי משקל משקף את מאפייני הרפיה של נשאים פנימיים בחומרים מוליכים למחצה העוברים ממצב לא שיווי משקל למצב שיווי משקל תחת השפעות חיצוניות (כגון אור או שדה חשמלי). נקע הוא הסוג הנפוץ ביותר של פגם בקריסטלים. צפיפות הנקע משמשת למדידת מידת שלמות הסריג של חומרים מוליכים למחצה בודדים, אך עבור חומרים מוליכים למחצה אמורפיים, פרמטר זה אינו קיים. הפרמטרים האופייניים של חומרים מוליכים למחצה יכולים לא רק לשקף את ההבדלים בין חומרים מוליכים למחצה לחומרים אחרים שאינם מוליכים למחצה, אלא חשוב מכך, הם יכולים לשקף את ההבדלים הכמותיים במאפיינים של חומרים מוליכים למחצה שונים ואפילו את אותו החומר במצבים שונים.
