半導体（または絶縁体）において、価電子帯の電子が不足した状態（相対的に正の電荷をもっているように見える）を正孔（hole）というが、光子や荷電粒子により価電子がエネルギーを得ると正孔が生じ、自由電子と正孔の対（電子-正孔対）が作られる。気体の電離には電子-イオン対あたり数10 eVを要するのに対し、半導体の場合、電子-正孔対を1個作るのに要するエネルギーは、シリコンでは3.64 eV ゲルマニウムでは2.96 eVと小さい。そのため、粒子のエネルギー損失当たり作られる電荷の数が電離より桁違いに多く、統計的見地から優れているため、エネルギー分解能の高い検出器を作ることができる。