为波尔兹曼常数，formula_6为半导体的热力学温标），这时半导体为弱简并状态；如果费米能级进入导带，即formula_7，则半导体处于简并状态。分析处于简并状态下半导体的载流子浓度必须应用严格的费米–狄拉克统计，而不能采用数学计算相对简单的麦克斯韦-玻尔兹曼统计，这是由于导带底附近的量子态基本上都被电子占据（价带顶附近的量子态也基本上都被空穴占据），微观粒子之间的情况必须考虑泡利不相容原理。研究发现，当N型半导体处于简并状态下时，其施主杂质并未完全电离，在室温下硅半导体中只有8.4%的施主杂质电离。