Puolijohteet ovat materiaalieja, joiden sähköiset ominaisuudet sijoittuvat johteiden ja eristeiden väliin. Yleisesti materiaalin sähkönjohtavuus määräytyy pitkälti atomirakenteen uloimman elektronikuoren elektronimiehityksestä.

Tärkeimmät puolijohdemateriaalit elektroniikassa ovat pii (Si), galliumarsenidi (GaAs) ja germanium(Ge). Puhtaalla puolijohdemateriaalilla ei ole sinänsä suurtakaan merkitystä elektroniikassa. Lisäämällä puolijohteeseen seosaineita, voidaan mm. puolijohdemateriaalin sähköisiä ominaisuuksia säädellä ja valmistaa käytännön komponentteja.

Puolijohteen atomirakenne on yleensä kiderakenne, joissa atomien välillä on kovalenttinen sidos.  Oktettirakenne on tyypillistä yleensäkin kemiallisten sidosten synnyssä - atomi pyrkii tilanteeseen, jossa sen uloimmalla elektronikuorella on kahdeksan elektronia. Puhtaan puolijohteen kiderakenteeseen voidaan seostaa vieraita alkuaineita. Vieraat aineet kitessä lisäävät joko johtavuuselektronien määrää (n-tyypin puolijohde) tai johtavuusaukkojen määrää (p-tyypin puolijohde). Virrankuljajina materiaalissa voivat toimia elektronit tai aukot.

Monien puolijohdekomponenttien tärkein rakenneosa on pn-liitos. Yksinkertaisin pn-liitoksen käytönnön sovellus on diodi. pn-liitos johtaa virtaa vaan yhteen suuntaan - tasasuuntaus.

Puolijohteiden käyttö elektroniikassa perustuu puolijohteen sähkönjohtavuuden muuntelukykyyn - tietyssä tilanteessa virta kulkee ja toisessa ei. Tämä kävi ilmi mm. pn-liitoksessa, joka johtaa virtaa toiseen suuntaan, riippuen pn-liitoksen yli vaikuttavasta jännitteestä.

Tärkeitä puolijohteiden käyttökohteita ovat mm. diodi, transistori, LED ja aurinkokenno. Transistoria käytetään moneen tarkoitukseen, kuten vahvistimien ja mikroprosessorien rakenneosina.