Falls die elektronische Bandstruktur die thermische Anregung von Elektronen aus dem oberen Ende eines vollständig gefüllten Valenzbandes in das untere Ende eines leeren Leitungsbandes ermöglicht, haben wir es mit einem Halbleiter zu tun. Beispiele sind Germanium oder Silizium oder die Verbindungshalbleiter aus einem Element der dritten und der fünften Spalte des Periodischen Systems oder der zweiten und der sechsten Spalte. Die genau kontrollierte Dotierung mit Donatoren oder Akzeptoren liefert Materialien, die für elektronische Anwendungen extrem nützlich sind. Der Metall-Halbleiter-Kontakt und der Gleichrichtereffekt des p-n-Kontakts werden besprochen. Nach seiner Erfindung im Jahr 1947 durchlief der Transistor im Lauf seiner Miniaturisierung viele Entwicklungsstufen. Die Fotovoltaik, die Licht emittierende Diode (LED) und der Halbleiter-Laser werden ebenfalls diskutiert.