ระดับแฟร์การวัดพลังงานของอิเล็กตรอนที่จับตัวกันน้อยที่สุดอย่างแน่นหนาภายในของแข็งซึ่งตั้งชื่อตาม Enrico Fermi นักฟิสิกส์ผู้แรกที่เสนอมัน มันเป็นสิ่งสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติทางไฟฟ้าและความร้อนของของแข็ง ค่าของระดับเฟอร์มีที่ศูนย์สัมบูรณ์ (− 273.15 ° C) เรียกว่าพลังงานเฟอร์มีและเป็นค่าคงที่สำหรับของแข็งแต่ละค่า ระดับเฟอร์มีการเปลี่ยนแปลงเมื่อของแข็งอบอุ่นและเป็นอิเล็กตรอนถูกเพิ่มหรือถอนออกจากของแข็ง พลังงานที่แตกต่างกันหลายอย่างซึ่งอิเล็กตรอนสามารถเก็บไว้ในของแข็งเรียกว่าระดับพลังงาน ตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัมพลังงานแต่ละระดับสามารถรองรับอิเล็กตรอนในจำนวนที่ จำกัด เท่านั้น ระดับพลังงานคือระดับพลังงานใด ๆ ที่มีความน่าจะเป็นที่เต็มไปด้วยอิเล็กตรอนเพียงครึ่งเดียว ระดับพลังงานที่ต่ำกว่าระดับเฟอร์มีแนวโน้มที่จะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนทั้งหมดในขณะที่ระดับพลังงานที่สูงกว่าแฟร์มีแนวโน้มที่จะว่างเปล่า
เมื่อวางวัสดุที่มีระดับเฟอร์มีแตกต่างกันอิเล็กตรอนบางตัวจะไหลจากวัสดุที่มีระดับเฟอร์มีที่สูงกว่าไปยังวัสดุอื่น การถ่ายโอนอิเล็กตรอนจะเพิ่มระดับ Fermi ที่ต่ำกว่าและลดระดับ Fermi ที่สูงขึ้น เมื่อการถ่ายโอนเสร็จสมบูรณ์ระดับ Fermi ของวัสดุทั้งสองจะเท่ากัน พฤติกรรมนี้มีความสำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่วางวัสดุที่แตกต่างกัน
