平均自由徑是氣體分子或電漿中的粒子，從與其他粒子碰撞到下一次碰撞之間所前進距離的平均值。它與壓力成反比，壓力越低就越長。在半導體製造中，它是決定濺鍍、蝕刻、CVD壓力條件時的基本尺度，也是表示真空品質的指標。
平均自由徑與氣體溫度成正比，與壓力及分子大小（碰撞截面積）成反比。以室溫的空氣（氮氣）粗略估算，平均自由徑（mm）≒ 6.6 ÷ 壓力（Pa），在大氣壓（約10萬Pa）下約為70nm，非常短；而在1Pa下約為7mm，在10⁻³Pa下則可延伸至約7m。
平均自由徑與設備尺寸之比稱為克努森數（Knudsen number），是氣體流動方式改變的判斷基準。平均自由徑遠短於容器或管路時，分子間的碰撞居主導，成為黏滯流；遠長於容器或管路時，分子只會撞擊壁面而前進，成為分子流。渦輪分子幫浦在分子流區域運作，就是利用了這項性質。
對製程的影響方面，在濺鍍中，降低壓力使平均自由徑變長，從靶材飛出的原子就不會被散射而直線前進，較容易到達深孔底部。在乾式蝕刻中，壓力越低、離子越能不經碰撞通過鞘層（sheath），就越能垂直入射晶圓，進行高非等向性的加工。另一方面，CVD則在較高壓力下利用氣相碰撞，使孔的側面也能均勻成膜。
另外，在日文中有時會寫成「平均自由工程」，但正確寫法是「行程」（前進的路程）。對於固體中的電子，被晶格原子或雜質散射前的平均距離也稱為平均自由徑，用於考量載子遷移率，以及導線變細時電阻率上升的尺寸效應。