Tingkat fermi, ukuran energi dari elektron yang paling tidak terikat dalam padatan, dinamai untuk Enrico Fermi, fisikawan yang pertama kali mengusulkannya. Penting untuk menentukan sifat listrik dan termal dari padatan. Nilai tingkat Fermi pada nol absolut (−273,15 ° C) disebut energi Fermi dan merupakan konstanta untuk setiap padatan. Level Fermi berubah ketika padatan dihangatkan dan sebagai elektron ditambahkan atau ditarik dari padatan. Masing-masing dari banyak energi berbeda yang dengannya elektron dapat ditahan dalam suatu zat padat disebut tingkat energi. Menurut hukum mekanika kuantum, setiap level energi hanya dapat mengakomodasi sejumlah elektron. Tingkat Fermi adalah setiap tingkat energi yang memiliki probabilitas bahwa ia persis setengah diisi dengan elektron. Tingkat energi yang lebih rendah daripada tingkat Fermi cenderung seluruhnya diisi dengan elektron, sedangkan tingkat energi yang lebih tinggi daripada Fermi cenderung kosong.
Ketika bahan dengan tingkat Fermi individu yang berbeda ditempatkan dalam kontak, beberapa elektron mengalir dari bahan dengan tingkat Fermi yang lebih tinggi ke bahan lainnya. Transfer elektron ini meningkatkan level Fermi yang lebih rendah dan menurunkan level Fermi yang lebih tinggi. Ketika transfer selesai, level Fermi dari kedua material itu sama. Perilaku ini penting dalam perangkat elektronik yang menyandingkan bahan yang berbeda.
