Les semi-conducteurs comme le silicium ont un faible gap qui peut être franchi par les électrons de valence si on leur apporte un supplément d'énergie thermique, lumineuse, électrique ou magnétique.
Ils passent alors d'un état isolant à un état conducteur.
Une jonction PN est la mise en contact entre un semi-conducteur type N et un semi-conducteur type P issus d'un même cristal.
La différence des densités de donneurs et d'accepteurs ND -NA passe « brusquement» d'une valeur négative pour la région P à une valeur positive pour la région N.
Les principaux semi-conducteurs sont le germanium (Ge), le silicium (Si), le sélénium (Se), les composés binaires : arséniure de gallium (GaAs), antimoniure d'indium (InSb), phosphure de gallium (GaP) et phosphure d'indium, ainsi que les composés ternaires et quaternaires.