Um den Unterschied zwischen Metallen , Halbleitern und elektrischen Isolatoren zu verstehen , müssen wir die folgenden Begriffe aus der Festkörperphysik definieren:
Valenzband
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.
Leitungsband
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 Leitungsband der niedrigste Bereich von leeren elektronischen Zuständen . In einem Diagramm der elektronischen Bandstruktur eines Materials befindet sich das Valenzband unterhalb des Fermi-Niveaus, während sich das Leitungsband darüber befindet. In Halbleitern können Elektronen das Leitungsband erreichen, wenn sie beispielsweise durch ionisierende Strahlung angeregt werden (dh sie müssen eine Energie erhalten, die höher als die E- Lücke ist)). Beispielsweise ist Diamant ein Halbleiter mit breiter Bandlücke (E gap = 5.47 eV) mit hohem Potenzial als Material für elektronische Bauelemente in vielen Bauelementen. Auf der anderen Seite hat Germanium eine kleine Bandlückenenergie (E Gap = 0,67 eV), die es erfordert, den Detektor bei kryogenen Temperaturen zu betreiben. Die Unterscheidung zwischen den Valenz- und Leitungsbändern ist bei Metallen bedeutungslos, da die Leitung in einem oder mehreren teilweise gefüllten Bändern stattfindet, die die Eigenschaften sowohl der Valenz- als auch der Leitungsbänder annehmen.
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