三氧化钨在半导体器件中具有多方面的应用，主要包括以下几点：光催化领域
降解有机污染物：三氧化钨作为一种宽带隙的 n 型半导体，在紫外光或可见光照射下，价带电子会吸收光能激发跃迁至导带，产生电子 - 空穴对，这些电子 - 空穴对具有很强的氧化还原能力，可用于降解有机污染物，如印染废水、医药废水中的纤维素、木质素等有机污染物，使其最终降解为二氧化碳和水。
光解水制氢：利用三氧化钨的光催化性能，在光的作用下将水分解为氢气和氧气，为解决能源危机提供了一种潜在的清洁能源生产途径2。
太阳能电池领域
三氧化钨可作为 n 型半导体材料用于太阳能电池，它具有较高的太阳光吸收效率和合适的能带结构，能够与 p 型半导体材料形成 p-n 结，促进光生载流子的分离和传输，从而提高光电转换效率，为太阳能电池的性能提升提供了可能。气敏传感器领域
三氧化钨是一种重要的金属氧化物气敏材料，对 NOx、H₂S、NH₃、H₂、O₃等多种气体有敏感性。当三氧化钨表面吸附气体分子时，其电学性能会发生变化，通过检测这种变化可以实现对特定气体的检测和监测，可用于环境监测、民用燃气泄漏检测、工业废气检测等领域。电致变色器件领域
三氧化钨薄膜具有电致变色特性，在电场作用下能够实现颜色的可逆变化。可用于电致变色电池、电致变色窗、大面积信息显示屏、汽车反光镜等，通过改变颜色实现节能、自动光强调节等功能234。锂离子电池领域
三氧化钨可作为锂离子电池的负极材料，具有较高的理论比容量、良好的导电性和稳定性，能提高电池的能量密度和充放电性能，进而提高新能源汽车等设备的性价比。其他领域
制备复合半导体材料：三氧化钨可以与其他半导体材料复合，形成异质结结构，如 WO₃-TiO₂纳米复合材料等，这种复合结构能够有效提高电荷的分离效果，扩展光谱响应范围，从而提高光催化活性等性能。
作为掺杂材料：在一些半导体材料中，三氧化钨可以作为掺杂剂进行掺杂改性，通过改变材料的晶体结构、引入缺陷位置等，影响电子与空穴的复合或改变半导体的激发波长，从而改善材料的电学、光学等性能。