В основу квантової статистики покладено два принципи, які не мають нічого спільного з уявленнями класичної фізики: Властивості твердих тіл можна пояснити на основі квантової статистики – розділу статистичної фізики, який дос­ліджує системи з великого числа частинок, які підпорядковуються законам квантової механіки.

Найвищий енергетичний рівень, зайнятий електронами, при Т=0 K називається рівнем Фермі для виродженого електронного газу.
Метал для вільних електронів є своєрідною потенціальною ямою, вихід з якої вимагає затрати енергії на подолання сил зв’язку, що ут­римують електрони в металі. На рис. 349 наведена схема такої потенціальної ями. Горизонтальними лі­ніями показані енергетичні рівні, які можуть займати електрони. Розподіл електронів на різних енергетичних рівнях здійснюється за принципом Паулі, згідно з яким на одному рівні не може бути двох або більше однакових (з однаковим набором чотирьох квантових чисел) електронів, вони повинні відрізнятися якоюсь характеристикою, наприклад, напрямком спіну.