里称为「轨道」，则电子的量子行为必需用费米–狄拉克统计来描述。通过解析盒中粒子问题的薛丁格方程式，应用泡利不相容原理，可以获得基态系统的电子数量与费米能之间的关系，每一个能量不高于费米能的轨道都被电子填满，每一个能量高于费米能的轨道都是空的。这个温度为绝对零度的系统，假设经过加热使得温度增加，则不是所有电子都能够获得能量，而是只有能量在费米能级附近的电子能够获得能量，这可以从在不同温度的费米-狄拉克分佈图观察得知，这一小部分能够获得能量的电子的数量与温度成正比，所以在低温状况比热与温度成正比，这机制也可说明