材料的電性質
費米能階
/ FEHR-mee /
費米能階（Fermi level）是電子能態被占據機率恰為一半的能量，是材料中電子的一種統計「海平面」。想像電子像水注滿盆子一樣填入允許能態：費米能階就是水線。它以下的能態幾乎全滿；它以上的幾乎全空；恰在它上面，占據率正好是二分之一。這名字來自物理學家費米（Enrico Fermi）。
費米能階之所以強大，是因為它相對於能帶的位置，立刻告訴你手上是哪種材料。在金屬中它落在一條能帶之內、正處於大片可用能態之海中，所以電子只要一絲推力就能移動，這是導體的指紋。在本質（純）半導體中它位於能隙的中央附近。摻雜會移動它：在 N 型材料中，多出的電子把費米能階抬向導帶；在 P 型材料中，缺少的電子把它拉向價帶。所以費米能階是材料電子狀態最精簡的一句總結。
費米能階真正的超能力，展現在材料相接觸時。當兩種材料接合並達到平衡，它們的費米能階必須對齊到同一高度，就像兩個相連的水槽會沉降到同一水位。這條規則正是 PN 接面建立內部電壓的原因，是金屬-半導體接觸處能障的成因，也是驅動元件中每個界面電荷重新排列的力量。它是整個半導體物理背後的記帳原則。
把 N 型矽（費米能階高、靠近導帶）接上 P 型矽（費米能階低、靠近價帶）。電子從高的一側灌向低的一側，直到兩個費米能階對齊。這股流動使能帶彎曲，留下約 0.7 V 的內建電壓，正是這道能障讓二極體單向導通、反向阻擋。
費米能階是電子的「海平面」；材料接觸時，兩者的能階會對齊。
在絕對零度，費米能階是被填電子的明確頂端；高於零度時，它是占據率 50% 的能量，這個能量可能落在實際沒有能態存在的禁區能隙裡，這是允許的，因為它是統計上的參考位準，而非電子實際占據的能態。
又称
另见