，不考虑电子间的相互作用以及彼此间的散射作用，与电子和离子间的散射作用，亦不考虑电子的自旋耦合作用，综上，电子可视为束缚在该固态系统中的自由粒子，而由于採用以上的近似，故电子在该固态系统中的能量为三维无限深方形阱中的特征能量，为量子化分布。因此该系统的波函数可写为：在某一能级上一个粒子的能量为：在绝对零度时，该费米子系统中存在具有最高能量即费米能的一个粒子，将该粒子所处的态记为"n"。对于具有"N"个费米子的系统，其"n"须满足：或简化为带入"E"能量式，即得到费米能的表达式：利用几何关系（