電離平衡を仮定した場合に、ある電離段階にある粒子の割合を表す式。電離段階$\alpha$にある粒子の密度を$N^{\alpha }$、分配関数を$U^{\alpha }$、イオン化エネルギーを$I^{\alpha }$とすると、以下の関係になる。

$$\frac{N^{\alpha +1}}{N^{\alpha }}\cdot N_{\mathrm{e}}=\frac{U^{\alpha +1}}{U^{\alpha }}{C}^{-1}{T}^{3/2}\times \exp (-\frac{I^{\alpha }}{k_{\mathrm{B}}T})$$

ここでTは温度、N_e は電子密度、k_B はボルツマン定数、C は定数（サハ-ボルツマンの式を参照）である。