En los semiconductores, la introducción de portadores en exceso ocurre cuando el material se somete a una iluminación intensa o a inyecciones externas de carga. En estas condiciones, las concentraciones de electrones y huecos aumentan significativamente respecto al estado de equilibrio térmico, dando lugar a una condición donde el producto .

• Nivel de Fermi (): Bajo equilibrio térmico, el nivel de Fermi describe la distribución de portadores en el semiconductor. 
• Quasi-nivel de Fermi (): Estos niveles permiten describir cómo se redistribuyen los portadores en presencia de una excitación externa.

Concentración de portadores (non equilibrium state)

Cuando el semiconductor (tipo-n) se encuentra iluminado, podemos utilizar el concepto de los quasi niveles de Fermi para obtener la densidad de portadores de carga:

Donde:

•  es el nivel de energía intrínseco del semiconductor.
• es el quasi nivel de Fermi de electrones
• es el quasi nivel de Fermi de huecos