Verbindungshalbleiter unterscheiden sich von den Elementarhalbleitern dadurch, dass sie aus zwei oder mehr chemischen Verbindungen von verschiedenen chemischen Elementen bestehen. Sie werden nach den Hauptgruppen des Periodensystems bezeichnet, deren chemische Elemente miteinander verbunden werden. Werden chemische Elemente der Hauptgruppe III mit Halbleitern der Hauptgruppe VI verbunden, dann wird der neue Verbindungshalbleiter als III-VI-Verbindungshalbleiter bezeichnet. Durch die Verbindung eines Halbleiters wie Germanium oder Silizium mit einem anderen chemischen Element, entsteht ein Verbindungshalbleiter mit anderen Eigenschaften.

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Die am häufigsten benutzten chemischen Elemente sind die der Hauptgruppen III, IV und V. Zu den chemischen Elementen der Hauptgruppe III, der Erdmetalle- und Borgruppe, gehören Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga) und Indium (In). Zu der Gruppe IV gehören Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Germanium (Ge) und Zinn (Sn) und die Stickstoff-Phosphor-Gruppe V umfasst Stickstoff (N), Phosphor (P), Arsen (As) und Antimon (Sb). Aus diesen Hauptgruppen werden die meisten Verbindungshalbleiter hergestellt. Sie heißen daher III-V-Verbindungshalbleiter oder IV-IV- Verbindungshalbleiter und zeichnen sich durch besondere Eigenschaften gegenüber den Elementhalbleitern aus.

So gehört der Verbindungshalbleiter Galliumarsenid (GaAs)zu der Gruppe der III-V-Verbindungshalbleiter und Silizium-Germanium (SiGe) zu den IV-IV-Verbindungshalbleitern. Neben den genannten Gruppen gibt es noch II-VI- und I-VII-Verbindungshalbleiter.