Các bóng bán dẫn hoạt động như bộ khuếch đại dòng điện hoặc bộ chuyển mạch nhị phân. Với sự khuếch đại, một dòng điện nhỏ sẽ điều khiển một cổng cho dòng điện lớn hơn. Khi chuyển mạch, ngưỡng 5 volt (cổng mở) bằng chữ số nhị phân một, nhỏ hơn 5 volt (cổng đóng) bằng 0 nhị phân.
Một bóng bán dẫn có một đế, một cực thu và một cực phát. Đế điều khiển một cổng điện, bộ thu là dòng cung cấp điện lớn hơn và bộ phát là đầu ra cho nguồn cung cấp đó. Thay đổi dòng điện từ đế cho phép điều chỉnh dòng điện chạy qua cổng từ bộ thu và đầu ra bởi bộ phát. Đây là một bóng bán dẫn hoạt động để khuếch đại.
Khi hoạt động như một công tắc nhị phân, quy trình cổng ra /cổng điều khiển giống hệt nhau được sử dụng. Sự khác biệt là để cổng mở (chữ số nhị phân một), nó không thể theo nghĩa bóng là ajar vì trong chức năng khuếch đại, ngưỡng 5 volt được yêu cầu. Bất kỳ thứ gì nhỏ hơn 5 volt nhận được từ đế có nghĩa là cổng đã đóng (chữ số nhị phân không). Chức năng bóng bán dẫn này là cơ bản cho tất cả các quá trình xử lý kỹ thuật số.
Những khám phá liên quan đến các tinh thể được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Bell vào cuối những năm 1940 đã làm cho bóng bán dẫn trở nên khả thi. Gần như tất cả các cấu trúc tinh thể phi kim loại đều là chất cách điện, không phải chất dẫn điện. Một số tinh thể, chẳng hạn như gecmani và silic, khi bị buộc phải phát triển với một số tạp chất nhất định, có tính chất bán dẫn điện. Các phiến tinh thể không tinh khiết này được kẹp giữa các tấm dẫn điện là các bóng bán dẫn.
