Ферми энергия, ферми-уровень, значение энергии, ниже которой все энергетические состояния частиц вырожденного газа , подчиняющихся статистике ферми – Дирака (фермионов ), при абсолютном нуле температуры заняты (см. Статистическая физика ). Существование Ферми энергия – следствие Паули принципа , согласно которому в состоянии с определённым импульсом p не может находиться более (2s + 1) частиц (s – спин частицы). Ферми энергия совпадает со значениями химического потенциала газа фермионов при Т =0 К. Ферми энергия EF можно выразить через число n частиц газа в единице объёма: , где m – масса частицы. Величина pF = называется ферми импульсом, или граничным импульсом. При Т =0 К все состояния с импульсами р < pF заняты частицами, а с р > pF – свободны. Иными словами, при Т = 0 К фермионы занимают в импульсном пространстве состояния внутри сферы p2 = 2mEF с радиусом pF (ферми-сферы). При нагревании некоторые частицы переходят из состояния с р < pF в состояние с р > pF . Внутри ферми-сферы появляются свободные места, называемые дырками. Величина vF = pF /m = , называется ферми-скоростью (или граничной скоростью), определяет верхнюю границу скоростей фермионов при Т =0 К.
Вырожденный газ электронов проводимости в твёрдом теле при Т =0 К заполняет в импульсном пространстве поверхности более сложной формы (см. Ферми поверхность ).
Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Статистическая физика, 2 изд., М., 1964 (Теоретическая физика, т. 5).
М. И. Каганов.