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Halbleiter sind Stoffe, die bezüglich ihrer elektrischen Leitfähigkeit zwischen der von Isolatoren und der von Leitern liegen. Ihre breite technische Nutzung begann nach der Entdeckung des Transistoreffekts (1948). Ohne die Halbleiterelektronik sind moderne technische Geräte nicht denkbar. Die physikalischen Grundlagen dafür sind elektrische Leitungsvorgänge in Halbleitermaterialien wie Germanium und Silicium, wobei deren Leitfähigkeit durch den gezielten Einbau von Fremdatomen (Dotieren) in weiten Grenzen beeinflusst werden kann. Heute existieren eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen für die unterschiedlichsten Anwendungen.

Lichtempfänger auf Halbleiterbasis sind Fotowiderstände, Fotodioden und Fototransistoren. Während die Fotowiderstände über ihre gesamte Ausdehnung aus einheitlich dotiertem Material bestehen, haben Fotodioden und Fototransistoren pn-Übergänge.
Lichtsender auf Halbleiterbasis sind speziell gestaltete Dioden. Sie werden Lichtemitterdioden (LED), Lumineszenzdioden oder Leuchtdioden genannt, wenn das von ihnen ausgesendete Licht eine inkohärente Strahlung darstellt. Es gibt sie für den Infrarotbereich (IRED) und für den sichtbaren Bereich des Lichtes. Senden sie dagegen kohärentes Licht aus, bezeichnet man sie als Laserdioden.

Sensoren sind Bauelemente oder Schaltungen, die die Aufgabe haben, ein nichtelektrisches Eingangssignal in ein elektrisches Ausgangssignal umzuwandeln. Die Umwandlung von nichtelektrischen Größen (z.B. Temperatur, Beleuchtungsstärke, Kraft, magnetische Feldstärke) in Spannungen bzw. Stromstärke wird genutzt, um physikalische Größen zu messen, Anlagen zu steuern oder Räume und Anlagen zu überwachen. Je nachdem, welche nichtelektrischen physikalischen Größen die Sensoren beeinflussen, unterscheidet man z.B. zwischen Temperatursensoren, optischen Sensoren, Kraftsensoren oder Magnetfeldsensoren.

Die Wirkungsweise von Transistoren ermöglicht es nicht nur, sich stetig ändernde Eingangssignale in (verstärkte) stetig veränderte Ausgangssignale zu wandeln.
Er ist auch in der Lage, sich sprunghaft ändernde Eingangssignale zu verarbeiten und liefert dann ebenfalls sich sprunghaft ändernde Ausgangssignale.
Wechseln die Eingangssignale nur zwischen zwei festen Werten, so spricht man von einem Schalterbetrieb. Der Transistor wirkt wie ein elektronischer, kontaktloser Schalter.