零电场下，载流子通过吸收和发射
声子与晶格交换能量，并与之处于
热平衡状态，其温度与晶格温度相等。在有电场的作用存在时，载流子可以从电场直接获取能量，而晶格却不能。晶格只能借助载流子从电场间接获取能量，就从电场获取并积累能量又将
能量传递给晶格的稳定之后，载流子的平均动能将高于晶格的平均动能，自然也高于其本身在零电场下的动能，成为热载流子。
热载流子这个称谓在某种程度上让人误解。载流子不是热的，它们仅仅是能量有所增加。载流子温度T与能量E通过表达式E=kT联系。在室温下，E=25.8meV，T=300K。当载流子在电场下被加速而获得能量时，它们的能量增加。例如：在E=1eV时，T=12000K。因此热载流子的称谓意味着能量
载流子，而不是整个器件变热。
对于MOS器件，由于沟道存在热载流子，将引起陷阱(氧化层陷阱、界面陷阱)产生，导致器件特性的退化。表现为
漏电流减少，
跨导减小，及
阈值电压漂移等。