Halbleiter folgen nicht strikt dem Ohmschen Gesetz, da ihr Widerstand nicht konstant ist und sich mit Spannung, Strom, Temperatur und anderen Faktoren ändert. Das Ohmsche Gesetz besagt, dass der Strom durch einen Leiter zwischen zwei Punkten direkt proportional zur Spannung an den beiden Punkten ist, vorausgesetzt, die Temperatur bleibt konstant. Bei Halbleitern trifft dieser lineare Zusammenhang aufgrund der unterschiedlichen Leitfähigkeit des Materials nicht immer zu.
Ein Halbleiter folgt nicht unter allen Bedingungen dem Ohmschen Gesetz. Bei sehr niedrigen elektrischen Feldern können einige Halbleiter ein annähernd ohmsches Verhalten zeigen, was bedeutet, dass die Strom- und Spannungsbeziehung nahezu linear ist. Mit zunehmendem elektrischen Feld wird der Zusammenhang jedoch aufgrund des komplexen Verhaltens der Ladungsträger im Halbleitermaterial nichtlinear.
Halbleiter können dem Ohmschen Gesetz bei niedrigen elektrischen Feldern folgen, bei denen die Beziehung zwischen Strom und Spannung nahezu linear ist. In diesem Bereich verhält sich der Halbleiter wie ein Widerstand mit relativ konstantem Widerstand. Dies gilt jedoch nur für einen begrenzten Bereich von Bedingungen. Mit zunehmendem elektrischen Feld ändert sich die Leitfähigkeit des Halbleiters und der lineare Zusammenhang bricht zusammen.
Eine Halbleiterdiode gehorcht nicht dem Ohmschen Gesetz, da ihr Strom-Spannungs-Verhältnis nichtlinear ist. Dioden lassen den Strom problemlos in eine Richtung fließen (Vorwärtsvorspannung) und blockieren ihn in der entgegengesetzten Richtung (Rückwärtsvorspannung). Dieses Verhalten führt zu einem exponentiellen Anstieg des Stroms mit zunehmender Durchlassspannung, der von der durch das Ohmsche Gesetz beschriebenen linearen Beziehung abweicht.
Leiter gehorchen normalerweise innerhalb bestimmter Grenzen dem Ohmschen Gesetz, vorausgesetzt, die Temperatur und andere physikalische Bedingungen bleiben konstant. Bei Leitern ist der Widerstand meist konstant, sodass ein linearer Zusammenhang zwischen Strom und Spannung besteht. Bei extrem hohen Strömen oder Spannungen oder bei schwankenden Temperaturen können jedoch sogar Leiter vom Ohmschen Gesetz abweichen.