半导体材料中的载流子浓度直接决定着半导体的导电能力。研究载流子浓度的影响因素，对制造出符合要求的半导体器件至关重要。半导体中有空穴和电子两种载流子，电流是这两种载流子定向移动形成的电流之和。空穴浓度和电子浓度用公式表示，单位为公式或公式，常用公式作单位。

能级与能带是理解半导体载流子行为的关键。能级由量子物理决定，束缚态电子的能量是量子化的，每个能量值对应一个能级。能带是当大量原子集聚成晶体时，能级分裂形成的能量连续区域。禁带和允带描述了允许和不允许电子出现的能量区域。价带和导带分别在晶体中特定位置出现，0K时，晶体中电子所在能带和未占能量区域决定了其导电性。

费米能级在0K时代表能量分布的分界线，电子能量高于此值的能级无电子分布，低于此值的能级每个量子态都有一个电子。禁带宽度定义为导带底与价带顶之间的能量差。

导体、绝缘体和半导体的导电性基于其价带和导带的状态。导体中有电子且未被填满，电子在外部电场作用下形成电流。绝缘体在0K时价带被电子填满，禁带较宽，导电能力差。半导体在0K时价带被电子填满，导带空白，禁带较窄，常温下有一定量电子在导带中，温度升高时，更多电子跃入导带，导电能力增强。

半导体载流子浓度与载流子能量的关系通过量子态密度和费米-狄拉克分布函数描述。量子态密度与载流子动能的平方根成正比。费米-狄拉克分布函数给出一定温度下电子出现在某一量子态的概率。利用这些理论，可以计算出单位体积内的电子和空穴数目。

载流子浓度与能带能量值Ec和Ev的关系，在无外加电压（热平衡）条件下，载流子浓度依赖于半导体自身参数，包括价带顶能量和导带底能量。在费米-狄拉克分布的玻尔兹曼近似条件下，可以计算出导带电子和价带空穴的热平衡浓度。

掺杂浓度影响半导体载流子浓度。在高掺杂状态，直接关系式是一个很好的近似。在研究载流子的运动时，载流子输运分为扩散运动和漂移运动，分别由浓度梯度和电场引起。漂移电流密度由迁移率给出，扩散电流密度由扩散系数给出，总电流密度为两者的和。

当出现温升、光照等外施激励时，半导体中会产生非平衡过剩载流子。双极输运是空穴和电子一起运动的现象，双极输运方程描述了过剩载流子浓度的变化。在掺杂条件下和小注入条件下，双极输运方程可以转化为常系数微分方程。电荷弛豫过程涉及在电中性半导体中注入正电荷（或负电荷），恢复电中性的过程。准费米能级在过剩载流子产生后，描述电子/空穴费米能级的变化。