반도체(半導體, Semiconductor)는 전기 전도체와 절연체 사이의 중간 정도의 전기 전도율을 가진 물질을 지칭한다. 전기가 잘 통하는 도체(구리, 알루미늄 등)와 전기가 거의 통하지 않는 부도체(고무, 유리 등)의 중간 성질을 갖는다는 점에서 그 이름이 유래하였다. '반(半)'은 절반을, '도체(導體)'는 전도체를 의미하는 한자 조합으로, 말 그대로 "절반만 전기가 통하는 물체"라는 뜻이다.
반도체의 가장 핵심적인 특징은 전도성을 외부 조건에 따라 조절할 수 있다는 점이다. 온도 변화, 빛의 조사, 불순물 첨가(도핑) 등을 통해 전기 전도도를 변화시킬 수 있다. 특히 결정 구조에 미량의 불순물을 첨가하는 도핑(doping) 과정을 통해 전도성이 크게 향상되며, 이때 n형(전자 과잉) 및 p형(양공 과잉) 반도체가 형성된다. 서로 다른 도핑 수준을 가진 영역이 동일한 결정 내에 존재하면 반도체 접합이 형성되고, 이를 기반으로 다이오드, 트랜지스터 등 다양한 전자 소자가 구현된다.
대표적인 반도체 재료로는 규소(실리콘), 저마늄, 비소화 갈륨 등이 있다. 규소는 대부분의 전자 회로 제작에 사용되는 가장 중요한 반도체 재료이며, 비소화 갈륨은 반도체 레이저, 태양 전지, 마이크로파 주파수 집적 회로 등에 활용된다. 그 외에 탄화 규소, 산화물 반도체, 유기 반도체 등 다양한 종류가 존재한다.
반도체의 물리적 특성에 대한 현대적 이해는 양자 물리학에 기반한다. 에너지 띠 이론에 따르면, 반도체는 절연체보다 작은 띠틈(band gap)을 가지며 실온에서 상당수의 전자가 전도띠로 여기될 수 있다. 전하 운반자로는 전자와 함께 양공(正孔, hole) 개념이 도입되며, 이 둘의 생성과 재결합 과정이 반도체 소자의 동작 원리를 결정한다.
역사적으로 반도체 특성에 대한 관찰은 19세기부터 시작되었다. 1833년 마이클 패러데이가 황화은의 저항이 가열 시 감소한다는 것을 보고했으며, 이는 금속의 거동과 상반되는 것이었다. 1874년 카를 페르디난트 브라운이 최초의 반도체 소자인 결정 검파기를 개발했다. 이후 1947년 존 바딘, 윌리엄 쇼클리, 월터 브래튼이 벨 연구소에서 최초의 트랜지스터를 발명했고, 1958년 집적 회로(IC)가 발명되면서 현대 전자 산업의 기반이 마련되었다.
현대 사회에서 반도체는 컴퓨터, 스마트폰, 자동차, 통신 장비 등 거의 모든 전자 기기의 핵심 부품으로 사용된다. 산업적으로는 데이터를 저장하는 메모리 반도체와 데이터를 처리하는 시스템 반도체로 크게 구분되며, 그 외에 전력 반도체, 광 반도체, 아날로그 반도체 등 용도에 따라 다양한 분류가 존재한다. 반도체 산업은 현대 기술 발전과 경제 성장에 핵심적인 영향을 미치는 기간산업으로 자리 잡고 있다.
