En un semiconductor, la condición de equilibrio térmico se caracteriza porque el producto de las concentraciones de electrones y huecos () es igual al cuadrado de la concentración de portadores intrínsecos (). Sin embargo, en la mayoría de los dispositivos semiconductores, esta situación de equilibrio se altera mediante la inyección de portadores. 

Condición de equilibrio:

Inyección de portadores

Este proceso, conocido como carrier injection, puede llevarse a cabo de distintas formas, por ejemplo, mediante excitación óptica (luz) o aplicando forward-bias a una unión pn.

Condición de no equilibrio:

El semiconductor cuando sale del equilibrio tiende a restaurar su estado original a través de los proesos de recombinación:

Procesos de recombinación ( radiative vs non radiative)

• La recombinación radiativa es el proceso mediante el cual un electrón de la banda de conducción se combina directamente con un hueco de la banda de valencia y, al hacerlo, libera energía en forma de fotón. Este mecanismo es característico de semiconductores de ancho de banda prohibida directa, como el arseniuro de galio (GaAs).

• La recombinación no radiativa es el proceso en el cual un electrón y un hueco se recombinan sin que se emita un fotón. En lugar de liberar energía luminosa, la energía se disipa generalmente en forma de calor, a través de interacciones con la red cristalina (por ejemplo, mediante la emisión de fonones). Este mecanismo es especialmente importante en semiconductores de banda indirecta, donde las condiciones no favorecen la emisión directa de luz.