世の中の「物」を分類する方法はたくさんありますが、電気の世界では昔から、電気を通す度合いによる分類が使われています。金や銀、銅、アルミニウム、鉄など、金属系の物質はよく電気を通します。これらを導体と呼んでいます。逆に電気を通さないゴムや、ガラス、セラミック、油などは不導体、あるいは絶縁体と呼ばれています。そして、方向によって電気を通したり通さなかったりする不思議な特性を示す物質があることも19世紀から知られていました。方鉛鉱の結晶などです。20世紀に入ると精製したシリコンが同じ性質を持つことがわかり、これらの物質を半導体と呼ぶようになりました。現在では、ゲルマニウムやシリコンなどの他に、ガリウム砒素やインジウム燐などの化合物半導体や、最近では分子レベルの有機物半導体も研究されています。

実際の純粋なゲルマニウムやシリコンの結晶は電子同士がしっかりと結合していて、自由に動き回れる電子がほとんどありません。そのため、電圧をかけてもほとんど電気は流れないのです。つまり絶縁体に近いわけです。ところが、ここに電子を余計に持ったリンなどの不純物を微量入れると、結晶の中を自由に動き回る電子ができることで、導体のような性質に変わります。電子を余計に持った不純物が入ったものをN(negative)型半導体と言い、逆に電子の少ないホウ素などの不純物を混ぜたものをＰ(positive)型半導体と言います。P型半導体では電子の代わりに、電子の欠乏している穴（正孔）が、あたかも＋の電子が動き回るように見えます。このN型とP型を接合させると、電界の向きによって電気が流れたり、流れなかったりする、いわゆる整流作用が現れます。

半導体で整流ができるのなら、次にどうしても実現したかったのが半導体による増幅でした。当時、需要が高まっていた電信、電話などで「増幅」は重要な機能でした。この課題をクリアーしたのがトランジスタです。ショックレーの考えた接合トランジスタの理論は単純ですが非常に巧妙な仕組みを持っていました。それはN型の半導体にP型の薄い層を作りこんで、そのP型層に電子の流れをコントロールする役割を担わせようとするものでした。もしN型だけとすると、単に電気を通す導体と同じですが、ショックレーの考えでは、そこについ立のようなハードルを設けて、ハードルを高くしたり低くしたりして、電子の流れをコントロールしようというものでした。薄いP型層がハードルの役目をし、ほんのわずかな信号電流で、それに比例する出力を得られるようになっていたのです。

ゲルマニウムやシリコンだけを扱っていた時期は、半導体とは元素の周期律表の第14族に属するごく少数の元素を指して言っていました。しかし、化合物半導体や有機物半導体などが研究されるに及んで、半導体は、ある特定の元素を指すのではなく、半導体の性質を示すあらゆる物質を指す言葉として使われるようになっています。半導体の性質とは、ある手段を用いることで、電子の流れを自由に制御できるということなのです。早い話が、トランジスタの素材になるのであれば半導体と呼んでいいだろうというわけです。筑波大学の白川教授等（ノーベル化学賞）が発見した導電性ポリマーや、NECの飯島博士が発見したカーボンナノチューブなども、半導体の素材として使えることが知られ、世界中で研究されています。