Как известно, большинство электрических и оптических свойств полупроводников зависит от особенностей энергетического спектра. В свою очередь, равновесная концентрация при заданной температуре и степени легирования зависит от энергетического спектра, а точнее, как и многие другие физические величины, от плотности состояний :

,

(3.1)

где – равновесная функция Ферми–Дирака; F–уровень Ферми. Функция плотности состояний – число разрешенных состояний с энергией от E до E+dE, рассчитанное на единицу энергии. Если известно число состояний с энергией от до E, функцию плотности состояний можно рассчитать по формуле

.

(3.2)

Согласно определению

,

(3.3)

– функция Хевисайда, равная нулю при x<0 и равная 1 при x>0; m–полный набор квантовых чисел, определяющих состояние с данной энергией, с учетом спиновых составляющих.