擬フェルミ準位
半導体が熱平衡状態にあるとき、エネルギー準位Eにおける電子の分布関数はフェルミ・ディラック分布関数により表される。この場合、フェルミ準位はそのエネルギーにおける電子の占有確率が1/2である準位として定義される。熱平衡状態では、伝導帯擬フェルミ準位と価電子帯擬フェルミ準位はどちらもフェルミ準位に等しいため区別する必要はない。
熱平衡状態からの乱れが生じると伝導帯および価電子帯の電子集団が変化する。乱れがあまり大きくないか急速な変化でない場合、バンドはそれぞれ準熱平衡状態に緩和する。伝導帯内の電子の緩和時間はバンドギャップを横切る緩和時間よりもはるかに短いため、電子が伝導帯内で熱平衡状態にあると考えることができる。これは価電子帯の電子(しばしば正孔ととらえられる)にも適用可能である。伝導帯における電子の熱平衡に起因する擬フェルミ準位および擬温度を定義することができ、価電子帯でも同様に定義することができる。
伝導帯の電子に関する一般的なフェルミ関数は
f c ( k , r ) ≈ f 0 ( E , E F c , T c ) {\displaystyle f_{c}(k,r)\approx f_{0}(E,E_{Fc},T_{c})}
と書ける。価電子帯の電子は
f v ( k , r ) ≈ f 0 ( E , E F v , T v ) {\displaystyle f_{v}(k,r)\approx f_{0}(E,E_{Fv},T_{v})}