Das Valenzband ist das höchste Energieband, das durch eine Bandlücke getrennt ist, in der Elektronen normalerweise in einem Material bei niedrigen Temperaturen vorhanden sind. Das Leitungsband ist das niedrigste Energieband, in dem Elektronen nicht fest an die Atomkerne gebunden sind und sich frei im Material bewegen können.
Key Take Away
- Das Valenzband ist der Bereich von Energieniveaus in einem festen Material, in dem Elektronen an ihre Mutteratome gebunden sind. Das Leitungsband ermöglicht es den Elektronen, sich frei zu bewegen und an der elektrischen Leitung teilzunehmen.
- In leitfähigen Materialien überlappen sich die Valenz- und Leitungsbänder, was eine einfache Elektronenbewegung ermöglicht, während in Isolatoren eine erhebliche Energielücke zwischen den beiden Bändern besteht.
- Halbleiter haben eine kleinere Energielücke zwischen den Valenz- und Leitungsbändern als Isolatoren, was eine kontrollierte elektrische Leitfähigkeit unter verschiedenen Bedingungen ermöglicht.
Was ist Valenzband?
Das Valenzband ist definiert als das Energieband, das die Valenzelektronen enthält, die in der äußersten Schale einer Atomstruktur vorhanden sind. Es wird allgemein als VB abgekürzt. Im Valenzband sind Elektronen vorhanden, es ist also entweder teilweise oder vollständig gefüllt. Das Valenzband liegt im Energiebanddiagramm unterhalb des verbotenen Energieniveaus. Die verbotene Energielücke des Fermi-Energieniveaus ist definiert als die Energielücke zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband.
Das Valenzband liegt auf einem vergleichsweise niedrigeren Energieniveau als das Leitungsband. Wenn also eine bestimmte Menge an externem Potenzial an dieses Band angelegt wird, tendieren die Elektronen dazu, sich herauszubewegen und in den Zustand mit höherer Energie zu wechseln, um eine effektive Leitung durch das Material zu ermöglichen. Die Elektronen, die das Valenzband verlassen, gelangen in das Leitungsband und werden zu Leitungselektronen.
Was ist ein Leitungsband?
Das Leitungsband ist das Energieniveau, das die freien Elektronen enthält. Bei diesen freien Elektronen handelt es sich um Valenzelektronen, die sich frei in der Atomstruktur bewegen können und für die Leitung von Wärme und Elektrizität verantwortlich sind. Das Leitungsband wird mit CB abgekürzt. Das Leitungsband liegt oberhalb des verbotenen Energieniveaus im Energiebanddiagramm.
Das Leitungsband hat seinen Namen, da es vollständig für die Stromleitung in den Materialien verantwortlich ist. Da die Elektronen im Leitungsband eine höhere Energie als die Fermi-Energie haben müssen, kann dieses Band manchmal leer oder teilweise gefüllt sein.
Unterschied zwischen Valenzband und Leitungsband
- Das Valenzband liegt im Vergleich zum Leitungsband auf einem niedrigeren Energieniveau.
- Das Valenzband umfasst Valenzelektronen, die in der äußersten Schale eines Atoms vorhanden sind, während das Leitungsband freie Elektronen enthält, die für die Stromleitung verantwortlich sind.
- Das Valenzband liegt im Energiebanddiagramm unterhalb der verbotenen Energielücke (Fermi-Energieniveau), während das Leitungsband oberhalb des Fermi-Niveaus liegt.
- Im Valenzband vorhandene Elektronen verlassen dieses, wenn etwas äußere Energie zugeführt wird, während Elektronen mit Hilfe äußerer Energie das Leitungsband erreichen.
- Das Valenzband ist entweder teilweise oder vollständig mit Elektronen gefüllt, während das Leitungsband entweder leer oder teilweise mit Elektronen gefüllt ist.
Vergleich zwischen Valenzband und Leitungsband
| Vergleichsparameter | Volantband | Leitungsband |
|---|---|---|
| Definition | Das Energieband, das aus den Valenzelektronen eines Atoms besteht | Das Energieband bestehend aus freien Elektronen eines Atoms |
| Lage im Energiebanddiagramm | Unterhalb des Fermi-Energieniveaus vorhanden | Über dem Fermi-Energieniveau vorhanden |
| Nukleare Kräfte | Die Valenzbandelektronen sind durch starke Kernkräfte stark an den Kern gebunden | Die Leitungsbandelektronen sind mit schwachen Kernkräften schwach an den Kern gebunden |
| Elektronendichte | Hohe Elektronendichte, da das Valenzband mehr Elektronen pro Volumeneinheit hat | Niedrige Elektronendichte |
| Stromfluss | Da im Valenzband Elektronen vorhanden sind, fließt kein Strom | Die freien Elektronen bewegen sich überall im Leitungsband, sodass Strom fließt |
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