半导体材料广泛应用于电子领域，如硅、锗、砷化镓等，它们以固体、液体、气体、等离子体等多种形态存在。半导体介于导体与绝缘体之间，在常温下导电性能可控。这些材料对现代社会生活影响巨大，应用广泛。

在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域，半导体发挥着核心作用。其中，光伏应用方面，半导体材料的光生伏特效应是太阳能电池运行的基本原理，是当前增长最快、发展最好的清洁能源市场之一。太阳能电池主要材料是半导体，其光电转化率的高低直接影响太阳能电池的工作效率。根据使用的半导体材料不同，太阳能电池可分为晶体硅太阳能电池、薄膜电池以及III-V族化合物电池。

在照明应用方面，LED（发光二极管）是基于半导体晶体管的半导体光源。LED技术的半导体光源体积小、封装平面化，工作时发热量低、节能高效，产品寿命长、反应速度快，同时绿色环保无污染，还能开发成轻薄短小的产品。LED技术迅速普及，成为新一代优质照明光源，广泛应用于交通指示灯、电子产品的背光源、城市夜景美化光源、室内照明等各个领域。

大功率电源转换中，交流电和直流电的相互转换对电器使用至关重要。电源转换装置中，碳化硅元件以其高击穿电压强度、宽禁带宽度、高热导性，非常适合应用于功率密度和开关频率高的场合。碳化硅元件在高温、高压、高频环境中的表现，使其广泛应用于深井钻探、发电装置中的逆变器、电气混动汽车的能量转化器、轻轨列车牵引动力转换等领域。随着行业对轻量化、高转换效率半导体材料需求的增加，碳化硅料有望取代硅，成为应用最广泛的半导体材料。

半导体的导电原理涉及到电子-空穴对的产生与复合。在极低温度下，半导体的价带是满带。受到热激发后，部分电子越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少电子形成正电空位，称为空穴。电子导电时，等电量的空穴沿其反方向运动。在外电场作用下，它们产生定向运动形成电流，分别称为电子导电和空穴导电。电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡时，半导体具有一定的载流子密度和电阻率，温度升高时载流子密度增加，电阻率减小。