本来半导体中的Fermi能级是容易发生位置变化的。例如，掺入施主杂质即可使Fermi能级移向导带底，半导体变成为n型半导体；掺入受主杂质即可使Fermi能级移向价带顶，半导体变成为p型半导体。产生钉扎效应时，半导体中即使掺入很多的施主或者受主，这些杂质也不能激活，也就不能提供载流子，从而也不会改变费米能级的位置。
产生费米能级钉扎效应的原因，与材料的本性有关。宽禁带半导体（GaN、SiC等）就是一个典型的例子，这种半导体一般只能制备成n型或p型的半导体，掺杂不能改变其型号（即Fermi能级不能移动），故称为单极性半导体。一般，离子性较强的半导体（如Ⅱ-Ⅵ族半导体，CdS、ZnO、ZnSe、CdSe）就往往是单极性半导体。这主要是由于其中存在大量带电缺陷，使得费米能级被钉扎住所造成的。正因为如此，采用GaN来制作发蓝光的二极管时，先前就遇到了很大的困难，后来通过特殊的退火措施才激活了掺入的施主或受主杂质，获得了pn结——制作出了发蓝色光的二极管。
非晶态半导体也往往存在费米能级钉扎效应。制作出的非晶态半导体多是高阻材料,Fermi能级不能因掺杂而移动，这也是由于其中有大量缺陷的关系。
此外，半导体表面态密度较大时也往往造成费米能级钉扎效应。这在M-S系统和MOS系统中起着重要的作用。
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.
当两种材料，例如半导体和金属接触时，由于两者的功函数不同，电荷会在两者之间重新分配，从而达到热平衡并使费米能级相等。这就是为什么在半导体中有带弯和形成势垒的原因。在这种理想情况下，从金属到半导体的势垒大小等于金属的功函数减去半导体的电子亲和能，因此它随金属的种类而变化。当许多表面缺陷都集中在半导体的一些能量带隙中时，这些缺陷就可以提供用于平衡费米能级的电子(这些缺陷的状态取决与其与费米能级的位置关系，高于费米能级则成为空穴，低于则为电子)很小的位移的费米能级(零位移限制的无限陷阱密度)。因此，费米能级被困在陷阱能级中（钉扎），从金属到半导体的势垒，在这种情况下，是半导体的导带与陷阱能级之间的能量差，因此它与所使用的特定金属无关。
