Валансна смуга проти смуги провідності: різниця та порівняння

Валентна зона — це найвища енергетична зона, відокремлена забороненою зоною, в якій електрони зазвичай присутні в матеріалі за низьких температур. Зона провідності — це найнижча енергетична зона, в якій електрони не міцно зв’язані з атомними ядрами й вільно рухаються навколо матеріалу.

Ключові винесення

1. Валентна зона — це діапазон енергетичних рівнів у твердому матеріалі, де електрони зв’язані зі своїми батьківськими атомами. Зона провідності дозволяє електронам вільно рухатися і брати участь в електропровідності.
2. У провідних матеріалах валентна зона та зона провідності перекриваються, що забезпечує легкий рух електронів, тоді як в ізоляторах між двома зонами існує значний енергетичний розрив.
3. Напівпровідники мають менший енергетичний зазор між валентною зоною та зоною провідності, ніж ізолятори, що дозволяє контролювати електропровідність за різних умов.

Що таке валентна зона?

Валентна зона визначається як енергетична зона, яка містить валентні електрони, присутні в самій зовнішній оболонці атомної структури. Його зазвичай скорочують як VB. У валентній зоні присутні електрони, тому вона заповнена частково або повністю. Валентна зона присутня нижче забороненого енергетичного рівня на діаграмі енергетичної зони. Заборонена енергетична щілина енергетичного рівня Фермі визначається як енергетична щілина між валентною зоною та зоною провідності.

Валентна зона знаходиться на порівняно нижчому енергетичному рівні, ніж зона провідності. Отже, коли до цієї смуги прикладається певна величина зовнішнього потенціалу, електрони прагнуть вийти й перейти до стану з вищою енергією для ефективної провідності через матеріал. Електрони, які виходять із валентної зони, переходять у зону провідності і стають електронами провідності.

Що таке смуга провідності?

Зона провідності - це енергетичний рівень, що містить вільні електрони. Ці вільні електрони є валентними електронами, які вільно рухаються навколо атомної структури і є причиною проведення тепла та електрики. Зона провідності скорочено позначається CB. Зона провідності присутня вище забороненого рівня енергії на діаграмі енергетичної зони.

Зона провідності отримала свою назву, оскільки вона повністю відповідає за провідність електрики в матеріалах. Оскільки електрони в зоні провідності повинні мати вищу енергію, ніж енергія Фермі, ця зона іноді може бути порожньою або частково заповненою.

Різниця між валентною зоною та зоною провідності

1. Валентна зона знаходиться на нижчому енергетичному рівні порівняно з зоною провідності.
2. Валентна зона містить валентні електрони, присутні в зовнішній оболонці атома, тоді як зона провідності містить вільні електрони, відповідальні за провідність електрики.
3. Валентна зона розташована нижче забороненої енергетичної щілини (енергетичного рівня Фермі) на енергетичній зонній діаграмі, тоді як зона провідності розташована вище рівня Фермі.
4. Електрони, присутні у валентній зоні, залишають її, коли прикладається деяка зовнішня енергія, тоді як електрони досягають зони провідності за допомогою деякої зовнішньої енергії.
5. Валентна зона частково або повністю заповнена електронами, тоді як зона провідності або порожня, або частково заповнена електронами.

Порівняння між валентною зоною та зоною провідності

Параметри порівняння	Valance Band	Смуга провідності
Визначення	Енергетична зона, що складається з валентних електронів атома	Енергетична зона, що складається з вільних електронів атома
Розташування на енергетичній зонній діаграмі	Нижче рівня енергії Фермі	Знаходиться вище енергетичного рівня Фермі
Ядерні сили	Електрони валентної зони міцно зв’язані з ядром сильними ядерними силами	Електрони зони провідності слабко зв’язані з ядром за допомогою слабких ядерних сил
Електронна густина	Висока густина електронів, оскільки валентна зона містить більше електронів на одиницю об’єму	Низька електронна щільність
Протікання струму	Оскільки у валентній зоні присутні електрони, струму немає	Вільні електрони рухаються будь-де в зоні провідності, тому існує потік струму

Останнє оновлення: 29 липня 2023 р