Materiaalit voidaan jakaa karkeasti johteisiin ja eristeisiin. Johteissa varaukset pääsevät liikkumaan, tyypillisimmillään liikkuva varaus on metallissa oleva vapaa elektroni. Eristeissä puolestaan ei ole vapaita varauksen siirtäjiä, esimerkiksi ioniyhdisteissä ionit muodostavat jäykkärakenteisen ionihilan, eivätkä rakenneosaset pääse liikkumaan.

Puolijohteet ovat sähkönjohtavuudeltaan johteiden ja eristeiden välissä. Niissä varaus siirtyy huonommin kuin johteissa, mutta ne eivät estä varauksen kulkua eristeen tavoin. Puolijohteita voivat olla 14. ryhmän alkuaineet sekä 14:ttä ryhmää ympäröivien alkuaineiden yhdisteet. Pii on tyypillisin puolijohdemateriaali.

14. ryhmän alkuaineilla, kuten piillä, on neljä ulkoelektronia. Piiatomi muodostaa sidoksen neljän muun piiatomin kanssa jakaen neljä ulkoelektroniaan. Puhtaassa piissä jokaiselle elektronille löytyy paikka kiteessä. Lämpöliike kuitenkin irrottaa elektroneja, ja piissä esiintyy jonkin verran vapaita varauksia. Vapaiden elektronien määrä jää sen verran vähäiseksi, että piitä ei voida pitää johteena.