本來半導體中的Fermi能級是容易發生位置變化的。例如，摻入施主雜質即可使Fermi能級移嚮導帶底，半導體變成為n型半導體；摻入受主雜質即可使Fermi能級移向價帶頂，半導體變成為p型半導體。產生釘扎效應時，半導體中即使摻入很多的施主或者受主，這些雜質也不能激活，也就不能提供載流子，從而也不會改變費米能級的位置。
產生費米能級釘扎效應的原因，與材料的本性有關。寬禁帶半導體（GaN、SiC等）就是一個典型的例子，這種半導體一般只能製備成n型或p型的半導體，摻雜不能改變其型號（即Fermi能級不能移動），故稱為單極性半導體。一般，離子性較強的半導體（如Ⅱ-Ⅵ族半導體，CdS、ZnO、ZnSe、CdSe）就往往是單極性半導體。這主要是由於其中存在大量帶電缺陷，使得費米能級被釘扎住所造成的。正因為如此，採用GaN來製作發藍光的二極體時，先前就遇到了很大的困難，後來通過特殊的退火措施才激活了摻入的施主或受主雜質，獲得了pn結——製作出了發藍色光的二極體。
When two materials, e.g., a semiconductor and a metal, make a contact, charge is redistributed between the two, which in general have different work-functions, to reach thermal equilibrium and equalize the Fermi level. That's the reason why you have band bending in the semiconductor and the formation of a barrier. The electron barrier from metal to semiconductor equals in this ideal case the metal's work-function minus the semiconductor's electron affinity, hence it varies with the specific metal used. When many surface traps are concentrated at some energy level in the semiconductor's band-gap, the amount of charge required to equalize the Fermi level can be provided by the traps (which are full or empty of electrons depending on whether they sit below or above the Fermi level) with very small displacement of the Fermi level (zero displacement in the limit of infinite trap density). Hence the Fermi level is stuck ("pinned") at the trap energy level, and the electron barrier from metal to semiconductor equals in this case the energy difference between the semiconductor's conduction band and the trap level, hence it is independent of the specific metal used.
當兩種材料，例如半導體和金屬接觸時，由於兩者的功函式不同，電荷會在兩者之間重新分配，從而達到熱平衡並使費米能級相等。這就是為什麼在半導體中有帶彎和形成勢壘的原因。在這種理想情況下，從金屬到半導體的勢壘大小等於金屬的功函式減去半導體的電子親和能，因此它隨金屬的種類而變化。當許多表面缺陷都集中在半導體的一些能量帶隙中時,這些缺陷就可以提供用於平衡費米能級的電子(這些缺陷的狀態取決與其與費米能級的位置關係，高於費米能級則成為空穴，低於則為電子)很小的位移的費米能級(零位移限制的無限陷阱密度)。因此，費米能級被困在陷阱能級中（釘扎），從金屬到半導體的勢壘，在這種情況下，是半導體的導帶與陷阱能級之間的能量差，因此它與所使用的特定金屬無關。
