Kantajapitoisuus on puolijohteen läpi kulkevien elektronien määrä. Puolijohde on elektroninen laite, joka johtaa sähköä, kun käytetään energialähdettä. Kiteitä tai amorfisia tai ei-kiteisiä materiaaleja valmistetaan puolijohdemateriaaliksi. Pieniä määriä metallimolekyylejä, joita kutsutaan lisäaineiksi, voidaan lisätä lisäelektronien tuottamiseksi sähkövirran kuljettamiseen.
Molekyyli koostuu keskeisestä ytimestä, jota ympäröivät jatkuvasti liikkeessä olevat renkaat tai elektronikuoret. Joissakin materiaaleissa, joita kutsutaan luovuttajiksi, on elektroni suhteellisen kaukana ytimestä, jonka sähkövirrat tai auringonvalo voivat irrottaa. Eri molekyyleistä, joita kutsutaan hyväksyjiksi, puuttuu elektroni ulkokuorista ja ne voivat ottaa vastaan vapaita elektroneja. Puolijohde käyttää luovuttaja- ja vastaanottajamolekyylejä, jotka on sijoitettu kiteiseen tai amorfiseen materiaaliin. Akseptorimateriaalien elektronitiloja kutsutaan usein rei’iksi.
Piiä, sekä kiteistä että amorfista, käytetään yleisesti puolijohteissa. Se voi siirtää joitain elektroneja puhtaana materiaalina eri lämpötiloissa. Tämä tunnetaan luontaisena kantajapitoisuutena. Puhdasta piitä käytetään harvoin puolijohteena, koska sen luontainen pitoisuus on melko alhainen. Muilla materiaaleilla, kuten germaniumilla tai piikarbidilla, on korkeampi luontainen kantajapitoisuus ja niitä voidaan käyttää puhtaina puolijohteina.
Pienet määrät lisäaineita voivat muuttaa puolijohteen ominaisuuksia ja sallia elektronivirtauksen pienemmällä vastuksella. Seostettujen puolijohteiden elektronikapasiteetin mittaus tunnetaan ulkoisena kantoainepitoisuutena. Tätä arvoa käytetään laskemaan puolijohteen sähköiset ominaisuudet elektronisessa piirissä. Muutokset kantoaineen pitoisuudessa dopingin ohjaamisesta vaikuttavat puolijohteen sähköisiin ominaisuuksiin.
Puolijohde sisältää kolme osaa. Johtava nauha on materiaalia, joka on seostettu jälkimolekyyleillä, joissa on ylimääräisiä elektroneja. Aukomateriaali, yleensä puhdas materiaali ilman dopingia, asetetaan keskelle. Viimeinen kerros on valenssikerros, jossa materiaalia seostetaan jäljitysmolekyyleillä, joista puuttuu elektroneja.
Puolijohteille on monia yleisiä käyttötarkoituksia muissa kuin elektronisissa laitteissa. Aurinkopaneelit koostuvat amorfisista piikennoista, jotka on kytketty sähköpiireihin. Auringonvalon energia vapauttaa elektroneja johtopäässä, joka kulkee piin puolijohteiden läpi ja luo sähkövirran. Aurinkopaneeleista tuotettua sähköä käytetään tyypillisesti akkujen lataamiseen myöhempää käyttöä varten.
Valodiodit eli LEDit ovat yleisiä laitteita, joita käytetään koteihin, yrityksiin ja ajoneuvoihin. Sähkövirta aktivoi puolijohteen, joka sisältää lisäaineita, jotka antavat näkyvää valoa, kun elektronit kulkevat niiden läpi. LEDit tuottavat hyvin vähän ylimääräistä lämpöä, ovat energiatehokkaita ja niillä on pitkä käyttöikä.