In der Festkörperphysik sind das Valenzband und das Leitungsband die dem Fermi-Niveau am nächsten liegenden Bänder und bestimmen so die elektrische Leitfähigkeit des Festkörpers. In elektrischen Isolatoren und Halbleitern ist das Valenzband der höchste Bereich von Elektronenenergien, in dem Elektronen normalerweise bei absoluter Nulltemperatur vorhanden sind. Zum Beispiel hat ein Siliziumatom vierzehn Elektronen. Im Grundzustand sind sie in der Elektronenkonfiguration [Ne] 3s 2 3p 2 angeordnet . Von diesen sind vier Valenzelektronen, besetzt das 3s-Orbital und zwei der 3p-Orbitale. Die Unterscheidung zwischen Valenz- und Leitungsband ist bei Metallen bedeutungslos, da die Leitung in einem oder mehreren teilweise gefüllten Bändern erfolgt, die die Eigenschaften sowohl der Valenz- als auch der Leitungsbänder annehmen.
Fermi-Level
Der Begriff „Ferminiveau“ stammt aus der Fermi-Dirac-Statistik , die eine Verteilung von Partikeln über Energiezustände in Systemen beschreibt, die aus Fermionen (Elektronen) bestehen, die dem Pauli-Ausschlussprinzip folgen . Da sie nicht in identischen Energiezuständen existieren können, bezeichnet der Begriff Fermi-Pegel die Spitze der Sammlung von Elektronenenergieniveaus bei absoluter Nulltemperatur . Die Fermi-Ebene ist die Oberfläche des Fermi-Meeresam absoluten Nullpunkt, wo keine Elektronen genug Energie haben, um über die Oberfläche zu steigen. Bei Metallen liegt das Fermi-Niveau im hypothetischen Leitungsband, das freie Leitungselektronen erzeugt. Bei Halbleitern liegt die Position des Fermi-Pegels innerhalb der Bandlücke, ungefähr in der Mitte der Bandlücke.
