共有結合（きょうゆうけつごう）とは、隣り合う原子が電子を出し合い、電子対を共有することで結びつく化学結合です。シリコンやゲルマニウムなどの半導体結晶は、この共有結合によって規則正しい結晶構造を形成しており、半導体の電気的性質の土台となっています。
シリコン原子は最外殻に4個の価電子を持ち、隣接する4つのシリコン原子とそれぞれ電子を1個ずつ共有して8個の電子で安定します（オクテット則）。この4本の共有結合が正四面体状に広がることで、シリコンはダイヤモンド構造を形成します。
共有結合の電子は通常は結合に固定されていますが、熱や光のエネルギーを受け取ると結合から外れて自由電子となり、あとに正孔を残します。これが真性半導体でのキャリア生成であり、共有結合の切れやすさ（バンドギャップの大きさ）が半導体の導電性を決めます。ドーピングは、この共有結合のネットワークに価電子数の異なる不純物を入れて電子や正孔を過不足させる操作です。