Nositelji naboja su čestice koje posjeduju električni naboj i mogu se kretati za prijenos struje; primjeri uključuju elektrone i ione. Poluvodiči sadrže dvije vrste nositelja naboja: negativno nabijene slobodne elektrone i pozitivno nabijene slobodne šupljine. Na temelju tipa većinskog nositelja, poluvodiči se klasificiraju kao p-tip (gdje su šupljine većinski nositelji) ili n-tip (gdje su elektroni glavni nositelji). U stvarnosti, rupa je jednostavno prazno mjesto u valentnoj vezi; kretanje jednog slobodnog mjesta je ekvivalentno kolektivnom kretanju velikog broja valentnih elektrona. Međutim, daleko je prikladnije opisati gibanje ovog ogromnog broja valentnih elektrona korištenjem koncepta relativno malog broja šupljina. Dakle, temeljno govoreći, rupa je samo alternativni način predstavljanja velike skupine valentnih elektrona.
Energetska stanja nositelja naboja
Iz perspektive kristalnih energetskih pojaseva, najviši-energetski pojasovi u poluvodiču su vodljivi pojas i valentni pojas, odvojeni zabranjenim pojasom (ili razmakom). Zabranjeni pojas ne sadrži stanja-ili energetske razine-povezane s delokaliziranim gibanjem, iako unutar njega mogu postojati lokalizirane energetske razine koje proizlaze iz nečistoća ili nedostataka. Slobodni elektroni (koji se jednostavno nazivaju elektroni) nalaze se u vodljivom pojasu, obično blizu ruba vodljivog pojasa (što odgovara potencijalnoj energiji elektrona); slobodne rupe (koje se jednostavno nazivaju rupe) nalaze se u valentnom pojasu, obično blizu ruba valentnog pojasa (koji odgovara potencijalnoj energiji rupa). Iako valentni pojas sadrži golem broj valentnih elektrona, ti su elektroni vezani unutar valentnih veza i ne mogu se slobodno kretati; prema tome, oni nisu klasificirani kao nositelji naboja.
Ako je koncentracija donora u poluvodiču tipa n- relativno niska, koncentracija elektrona u vodljivom pojasu ostaje niska. U ovom slučaju, distribucija elektrona preko energetskih razina blizu ruba vodljivog pojasa slijedi klasičnu Boltzmannovu distribuciju; ti se elektroni nazivaju ne-degeneriranim nositeljima, a poluvodič je klasificiran kao ne-degenerirani poluvodič.
Nasuprot tome, ako je koncentracija dopinga vrlo visoka, raspodjela velikog broja elektrona u blizini ruba vodljivog pojasa ograničena je Paulijevim načelom isključenja. U ovom scenariju, elektroni slijede kvantnu Fermi-Diracovu distribuciju; oni se nazivaju degeneriranim nositeljima, a poluvodič je klasificiran kao degenerirani poluvodič. Međutim, treba primijetiti da čak i u ne-degeneriranom poluvodiču n-tipa, elektroni u valentnom pojasu-koji su brojni-ostaju degenerirani nositelji i nepromjenjivo se pokoravaju kvantnoj Fermi-Diracovoj distribuciji.
Rupe nastaju kada valentni elektroni prijeđu iz valentnog pojasa u vodljivi pojas (ostavljajući za sobom prazna mjesta u valentnim vezama); taj je proces poznat kao intrinzična ekscitacija i karakteriziran je istodobnim stvaranjem parova elektron-rupa.
