페르미 준위(Fermi level)는 물리학, 특히 양자역학과 고체물리학에서 사용되는 개념으로, 페르미-디랙 통계(Fermi-Dirac statistics)의 변수 또는 페르미입자 계의 화학 퍼텐셜(chemical potential) μ를 의미한다. 이탈리아계 미국 물리학자 엔리코 페르미(Enrico Fermi)의 이름에서 유래하였다.
절대 영도(0 K)에서의 페르미 준위는 바닥 상태의 에너지로, 이를 페르미 에너지(Fermi energy)라고 부른다. 페르미 준위는 전자가 특정 에너지 준위를 점유할 확률이 1/2이 되는 에너지 준위로 정의되며, 페르미-디랙 분포 함수 f(E) = 1 / [exp((E-μ)/kT) + 1]에서 화학 퍼텐셜 μ에 해당한다.
금속의 경우, 절대 영도에서 페르미 에너지는 전자를 바닥 상태부터 차례로 채워 나갈 때 계의 전체 전자 수를 만족시키는 가장 높은 에너지 준위를 의미한다. 반도체나 절연체의 경우, 페르미 준위는 전도띠(conduction band)와 원자가띠(valence band) 사이의 띠틈(band gap) 내에 위치한다. 진성 반도체(intrinsic semiconductor)에서는 페르미 준위가 띠틈의 중간 부근에 위치하며, n형 반도체에서는 전도띠 쪽으로, p형 반도체에서는 원자가띠 쪽으로 이동한다.
페르미 준위는 온도, 도핑 농도, 불순물의 종류 등에 따라 그 위치가 변화한다. 온도가 증가하면 페르미 준위는 점차 진성 에너지 준위(intrinsic level)에 가까워지는 특성을 보인다. 반도체 소자의 동작 특성, 금속-반도체 접합, pn 접합 등 다양한 전자 소자의 물리적 현상을 이해하는 데 핵심적인 개념으로 사용된다.
