O sinal de menos e a linha de fração não estão perfeitamente alinhados, provavelmente devido à presença de colchetes. Então eu encontrei uma maneira de fazê-los existir, usando\parbox
\documentclass[12pt]{article}
\usepackage{amsmath}
\begin{document}
\begin{equation}
\dfrac{N_{i}}{N_{0}} = \exp \bigg( \parbox[h][2cm][c]{4mm}{$-$} \dfrac{{E_i - E_0}}{KT} \bigg)
\end{equation}
\end{document}
Existe uma maneira mais elegante de conseguir isso?
Responder1
O problema realmente é o conjunto restrito de fontes no conjunto original da Computer Modern, deixando 12pt uma mistura entre fontes de tamanho de design de 12pt e tamanho de design de 10pt, dimensionado para 12pt.
Seria possível forçar fontes dimensionadas de 10 pontos em todos os lugares, mas o mais simples é usar o latim moderno, que possui um conjunto mais completo de 12 pontos.
\documentclass[12pt]{article}
\usepackage{lmodern}
\usepackage{amsmath}
\begin{document}
\begin{equation}
\frac{N_{i}}{N_{0}} = \exp \biggl(-\frac{{E_i - E_0}}{KT} \biggr)
\end{equation}
\end{document}