費米能量（Fermi energy）

費米能量是電子海的水位線：當金屬被冷卻到絕對零度時，最高被佔據電子能階的能量。由於電子是費米子、拒絕擠進同一個態，它們必須一個能階疊一個地往上堆，所以即使在零溫，最頂端的電子也帶著巨大的能量。那個填充停止之處的頂端能量，就是費米能量。

形式上，E_F 是電子氣在溫度 T = 0 時的化學勢——那個分界能量，其下的態被填滿、其上的態空著。對密度為 n 的自由電子氣，E_F = (hbar^2 / 2m)(3 pi^2 n)^(2/3)；與之相關的還有費米波向量 k_F、費米速度 v_F，以及費米溫度 T_F = E_F / k_B，對一般金屬而言達數萬克耳文。由於室溫遠低於 T_F，電子氣是強簡併的：費米-狄拉克佔據數 f(E) = 1/(exp[(E - mu)/k_B T] + 1) 在 E_F 處是一個近乎完美的階梯，只在其周圍寬約 k_B T 的一薄帶內被抹平。

費米能量設定了金屬的基本能量尺度，主宰著從「為何電子熱容如此之小」（只有 E_F 附近那薄薄一層電子能吸收熱量）到「撐起白矮星的簡併壓」的一切。語言上有一個常見的鬆散：在有限溫度下，化學勢 mu(T) 會從其零溫值略微漂移，而這兩者常常都被稱為費米能階；嚴格說來，費米能量指的是 T = 0 時的值。