半导体（semiconductor）指电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。
半导体室温时电阻率约在10-5～107欧·米之间，温度升高时电阻率指数则减小。 半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类： 锗和硅是最常用的元素半导体； 化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。 除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。如果用适当
波长的光照射半导体，那么电子在
吸收了光子后将由价带跃迁到导带，而在价带上留下一个空穴，这种现象称为光吸收．要发生光吸收必须满足能量守恒定律，也就是被吸收光子的能量要大于禁带宽度Eg，即hν≥Eg （1）其中h是普朗克常量，ν是光的频率．若光子能量小于禁带宽度，则光不能被吸收，而透射过晶体，这时晶体是透明的．例如食盐（NaCl）晶体，它的禁带宽度很大，约有10eV，所有光都能透射过去，因此它是透明的．而半导体晶体的禁带宽度在1eV左右，例如硅的禁带宽度是1.1eV，砷化镓的禁带宽度是1.4eV，由式（1）可算出吸收光的波长（λ＝c/ν，c是光速）分别为1.127μm和0.885μm，属于红外光范围．凡波长比上述波长短的光，即可见光都将被吸收，因此它们都是不透明的．电子被光激发到导带而在价带中留下一个空穴，这种状态是不稳定的，由此产生的电子、空穴称为非平衡载流子．隔了一定时间后，电子将会从导带跃迁回价带，同时发射出一个光子，光子的能量也由式（1）决定，这种现象称为光发射．光发射现象有许多的应用，如半导体发光管、半导体激光器都是利用光发射原理制成的，只不过其中非平衡载流子不是由光激发产生，而是由电注入产生的．发光管、激光器发射光的波长主要由所用材料的禁带宽度决定，如半导体红色发光管是由GaP晶体制成，而光纤通讯用的长波长（1.5μm）激光器则是由GaxIn1-xAs或GaxIn1-x AsyP1-y合金制成的．不是所有的半导体都能发射光．例如：最常见的半导体硅和锗就不能发射光，这是由它们的能带性质所决定的．它们的能带称为间接能带，电子从导带通过发射光跃迁到价带的几率非常小，而只能通过其它方式，如同时发射一个声子跃迁至价带．因此硅和锗这两种在微电子器件中已得到广泛应用的材料，却不能用作光电子材料．其它的Ⅲ-Ⅴ族化合物，如GaAs、InP等的能带大部分是直接能带，能发射光，因此被广泛用来制作发光管和激光器．目前科学家正在努力寻求能使硅发光的方法，例如制作硅的纳米结构、超晶格微结构，如果能够成功，则将使微电子器件、光电子器件都做在一个硅片上，能大大提高效率，降低成本，这称为光电集成．如果用适当波长的光照射半导体，
那么电子在吸收了光子后将由价带跃迁到导带，
而在
价带上留下一个空穴，
这种现象称为光吸收。
半导体材料吸收光子能量转换成电能是光电器
件的工作基础。光垂直入射到半导体表面时，进入到半导体内的光强遵照吸收定律：
0
1
x
x
I
I
r
e
式中，
x
I
表示距离表面
x
远处的光强；
0
I
为入射光强；
r
为材料表面的反射率；
为材料
吸收系数，与材料、入射光波长等因素有关。
1
本征吸收
半导体吸收光子的能量使价带中的电子激发到导带，
在价带中留下空穴，
产生等量的电
子与空穴，这种吸收过程叫本征吸收。
要发生本征光吸收必须满足能量守恒定律，也就是被吸收光子的能量要大于禁带宽度
g
E
，即
g
h
E
，从而有：
0
0
1.24
g
g
g
E
h
hc
E
m
eV
E
其中
h
是普朗克常量，
ν
是光的频率．
c
是光速，
ν0
：材料的频率阈值，
λ0
：材料的波长阈
值，下表列出了常见半导体材料的波长阀值。
几种重要半导体材料的波长阈值
电子被光激发到导带而在价带中留下一个空穴，
这种状态是不稳定的，
由此产生的电子、
空穴称为非平衡载流子。
隔了一定时间后，
电子将会从导带跃迁回价带，
同时发射出一个光
子，光子的能量也由上式决定，
这种现象称为光发射。光发射现象有许多的应用，
如半导体
发光管、
半导体激光器都是利用光发射原理制成的，
只不过其中非平衡载流子不是由光激发
产生，
而是由电注入产生的。
发光管、
激光器发射光的波长主要由所用材料的禁带宽度决定，
如半导体红色发光管是由
GaP
晶体制成，而光纤通讯用的长波长（
1.5μm
）激光器则是由
Ga
x
In
1-x
As
或
Ga
x
In
1-x
As
y
P
1-y
合金制成的。
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