通常所說的化合物半導體多指晶態無機化合物半導體，它是由兩種或兩種以上的元素化合而成的半導體材料。化合物半導體數量最多，研究出的約有一千多種。其中研究較多的二元化合物半導體是GaAs、GaN、GaP、InP、InSb、InSn、CdS和SiC等。Ⅲ-Ⅴ族二元化合物半導體GaAs、InP和InSb等與Ge、Si相比，它們遷移率高，可作高頻、高速器件，禁帶寬度大，利于做高溫、大功率器件，能帶結構是直接躍遷型，因此轉換成光的效率高，可作半導體激光器和發光二極管等。GaAs用于微波器件、激光器件和紅外光源以及作其他外延材料的襯底；GaN是重要的寬帶隙半導體材料，可用于制造蘭光發光二極管、蘭光發射激光器及紫外光探測器等，并在耐高溫的MOSFET器件等方面具有重要的應用價值。GaP主要用于發光二極管；InP用以制造發光二極管和微波體效應二極管；InAs和Insb主要用于霍爾器件；InSn用于制作紅外探測器；CdS適宜于制造光電器件；SiC也主要用于發光二極管。在集成電路方面GaAs也日益成熟，其運算速度比硅集成電路要快得多。由兩種或兩種以上的Ⅲ-Ⅴ族化合物還能形成多元化合物（也稱混晶或固溶體半導體）。它們的能帶結構和禁寬度隨組分而變化，從而為Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料的應用開辟了更寬廣的領域。目前應用較多的是GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs、InxGa1-xAs、In1-xGaxP和Hg1-xCdxTe(0＜x＜1)等。GaAs1-xPx和Ga1-xAlxAs是制作注入發光器件的優良材料；In1-xGaxP和InxGa1-xAs是制作微波振蕩器的理想材料。Hg1-xCdxTe可制作各類光電探測器，并適于制造MOS（或MIS）結構型器件，所以Hg1-xCdxTe將是繼硅、砷化鎵等材料之后的第三代應用最廣泛的電子材料。