На відміну від металів, у напівпровідниках зі зміною температури істотно змінюється концентрація носіїв заряду. Це обумовлено особливостями зонної структури напівпровідника (рис.2в,г ).
При дослідженні електропровідності власного напівпровідника необхідно обчислити концентрацію власних носіїв заряду (
– електронів у зоні провідності або 
– дірок у валентній зоні). Це можна зробити, знаючи щільність станів, які припадають на одиничний інтервал енергії, на яких можуть знаходитися носії заряду, і імовірність їх захоплення на ці стани. Щільність станів у зоні провідності 
і щільність станів у валентній зоні 
визначаються відповідно формулами
, 
, (6)
де 
ефективна маса електрона в зоні провідності, 
ефективна маса дірки у валентній зоні, 
енергія електрона (дірки).
Ефективна маса враховує дію на електрон (дірку) періодичного поля іонів кристалічної гратки. Електрон під дією зовнішньої сили у періодичному полі кристалу рухається у середньому так само, як би рухався вільний електрон з масою 
. Приписавши електрону таку масу, ми можемо розглядати його як вільний. Ефективна маса може бути як додатньою, так і від’ємною, а також бути як набагато більшою, так і набагато меншою за масу вільного електрона.
Імовірність перебування електрона (дірки) в одному із станів задається функцією розподілу Фермі-Дірака, відповідно для електронів і дірок
, 
. (7)
Нас цікавлять електрони з енергією 
, яка відраховується від дна зони провідності вгору. Для них при кімнатних температурах
, (8)
оскільки 
еВ, а рівень Фермі лежить посередині забороненої зони (рис.2в), яка у напівпровідниках становить 
1 еВ, отже 
0,5 еВ.
Аналогічна умова буде виконуватися і для дірок. Необхідно тільки врахувати, що енергія дірки відраховується від стелі валентної зони донизу. Тоді
. (9)
З урахуванням умов (8) і (9) функції розподілу електронів і дірок (7) набувають вигляду
, 
. (10)
Якщо кількість можливих станів є набагато більшою за кількість електронів, рух кожного електрону є незалежним від інших і сукупність електронів можна розглядати як електронний газ, застосовуючи до нього закони ідеального газу. Такий електронний газ називається невиродженим.
Отже, електронний газ у власному напівпровіднику є невиродженим. У цьому випадку він описується класичною статистикою Максвелла-Больцмана. Концентрації електронів у зоні провідності та дірок у валентній зоні пропорційні кількості вільних станів та імовірності їх заповнення, отже визначаються відповідно виразами
, 
. (11)
Інтегрування рівнянь (11) з урахуванням (6) та (10) дає остаточно концентрації електронів у зоні провідності та дірок у валентній зоні
, 
, (12)
де 
та 
– ефективні щільності станів електронів у зоні провідності та дірок у валентній зоні.
Оскільки у власних напівпровідниках концентрація електронів в зоні провідності дорівнює концентрації дірок у валентній зоні (1) із формул (1) та (12) можна отримати концентрацію носіїв заряду обох знаків у власному напівпровіднику
, (13)
враховуючи, що 
.
