虽然严格来说，费米能级是指费米子系统在趋于绝对零度时的化学势；但是在半导体物理和电子学领域中，费米能级则经常被当做电子或空穴化学势的代名词。一般来说，「费米能级」这个术语所代表的含义可以从上下语境中判断。费米能以提出此概念的美籍意大利裔物理学家恩里科·费米（）的名字命名。
三维形式的推导.考虑一个处于边长为"L"的正方体内无相互作用的费米子（如电子）组成的固态系统，其总体积"V = L"。由于该系统中的电子为其余离子所共享，并不束缚于特定的离子，不考虑电子间的相互作用以及彼此