La distribució de Fermi-Dirac representa la probabilitat que un determinat nivell d’energia E del sistema estigui ocupat pels fermions, i és donada per l’expressió
on k és la constant de Boltzmann, T és la temperatura absoluta i EF és el nivell de Fermi. Per a valors d’energia E tals que E > 5kTEF, la distribució de Fermi-Dirac pot ésser substituïda per l’aproximació clàssica donada per la distribució estadística de Boltzmann, f(E)= exp[-(E-EF)/kT].