相机中CMOS Image Sensor主要的运作原理。半导体有可能是单一元素组成，例如硅。也可以是两种或是多种元素的化合物，常见的化合物半导体有砷化镓或是（aluminium gallium indium phosphide, AlGaInP）等。合金也是半导体材料的来源之一，如硅锗或是（aluminium gallium arsenide, AlGaAs）等。
半导体的能带结构.半导体中的电子所具有的能量被限制在基态与自由电子之间的几个能带里，在能带内部电子能量处于准连续状态