In Festkörpern ist das Wertigkeitsband die höchste Reihe von Elektronenergien, in denen Elektronen normalerweise bei der absoluten Nulltemperatur da sind.

Die Wertigkeitselektronen werden zu individuellen Atomen im Vergleich mit Leitungselektronen gebunden (gefunden in Leitern und Halbleitern), der sich frei innerhalb des Atomgitters des Materials bewegen kann. Auf einem Graphen der elektronischen Band-Struktur eines Materials wird das Wertigkeitsband unter dem Leitungsband gelegen, das davon in Isolatoren und Halbleitern durch eine Band-Lücke getrennt ist. In Metallen hat das Leitungsband keine Energielücke, die es vom Wertigkeitsband trennt.

Um das Konzept eines Wertigkeitsbandes zu verstehen, ist es wichtig, den Atombau eines Metalls zuerst zu denken. Zum Beispiel kann Lithium (Li) Atome mit der elektronischen Konfiguration 1s2s nur ein covalent Band bilden. Jedoch, wenn sie ein Hauptteil-Metall bilden, kommen Atome von Li zu einer Klangfülle-Struktur durch die Einnahme von 1 Elektron von seinem benachbarten Atom von Li, und die resultierende elektronische Konfiguration wird 1s2s2p (e). Infolge dieses Elektronteilens verliert sein benachbartes Atom von Li ein Elektron und kommt zu einer elektronischen Konfiguration 1s (e). Der Li (e) Atome gewinnt jetzt die Fähigkeit sich zu formen zwei covalent Obligationen können so ein Hauptteil-Metall bilden. Innerhalb des Metalls bleibt Li (e) allein (nicht verpfändet), aber macht die negativen Anklagen der benachbarten Atome von Li ungültig, die so eine Lithiummetallmatrix bilden.

In einer dreidimensionalen (3D) Metallstruktur von Li fängt die molekulare Augenhöhlenbildung vom niedrigeren Energieniveau orbitals, d. h. zuerst 1s, dann 2s, dann 2 Punkte an. Die molekulare Band-Bildung ist ein schneller Prozess, und infolgedessen wird es gesehen, dass 2s orbitals zur völlig gefüllten Bedingung kommen, wohingegen die 2 Punkte orbitals nur teilweise gefüllt während dieser Periode und des restlichen Teils der 2 Punkte orbitals leer (kein Elektron) bleiben. Zwischen gibt es eine übergegriffene Zone völlig gefüllten 2s und hat völlig 2 Punkte orbitals, genannt übergegriffene Zone gefüllt.

Für jedes Metall ist das die Regel, ein Metall von seinen Atomen zu bilden. Die völlig gefüllten orbitals mit der höchsten Reihe von Elektronenergien bilden Wertigkeitsband (das gefüllte 2s orbitals im Beispiel von Li), der leere Augenhöhlen-ohne Elektronen wird das Leitungsband (das leere Gebiet von 2 Punkten orbitals im Beispiel von Li) genannt.

Die Überschneidung hängt vom Zwischenatomabstand (r) und auch auf dem Energieniveau des orbitals ab. If(r) ist groß, oder die orbitals sind des großen Energieniveaus dann es kann kleine Überschneidung oder keine Überschneidung geben, eine Band-Lücke (E) verlassend.

Das elektrische Leitvermögen eines Metalls hängt von seiner Fähigkeit ab, Elektronen vom Wertigkeitsband zum Leitungsband zu überfluten. Folglich im Falle eines Metalls mit dem großen übergegriffenen Gebiet ist das elektrische Leitvermögen zusammen mit dem guten metallischen Eigentum hoch. Wenn es eine kleine verbotene Zone dann gibt, ist der Fluss des Elektrons von der Wertigkeit bis Leitungsband nur möglich, wenn eine Außenenergie (thermisch usw.) geliefert wird und diese Gruppen mit kleinem E Halbleiter genannt werden. Wenn der E dann genug hoch ist, wird der Fluss des Elektrons von der Wertigkeit bis Leitungsband unwesentlich unter üblichen Zuständen, diese Gruppen werden Isolatoren genannt.

Halbleiter und Isolatoren schulden ihr niedriges Leitvermögen zu den Eigenschaften des Wertigkeitsbandes in jenen Materialien. Die Zahl von Elektronen ist der Zahl von bis zur Spitze des Wertigkeitsbandes verfügbaren Staaten genau gleich. Es gibt keine verfügbaren Staaten in der Band-Lücke. Das bedeutet, dass, wenn ein elektrisches Feld angewandt wird, die Elektronen ihre Energie nicht vergrößern (d. h., sich beschleunigen können), weil es keine für die Elektronen verfügbaren Staaten gibt, wohin sie sich schneller bewegen würden, als sie bereits gehen.

Es gibt ein Leitvermögen in Halbleitern jedoch. Das ist wegen der Thermalerregung — einige der Elektronen bekommen genug Energie, die Band-Lücke darin zu springen, man geht. Sobald sie im Leitungsband sind, können sie Elektrizität führen, wie das Loch kann, haben sie im Wertigkeitsband zurückgelassen. Das Loch ist ein leerer Staat, der Elektronen im Wertigkeitsband etwas Grad der Freiheit erlaubt.

Siehe auch

• Elektrische Leitfähigkeit für mehr Information über die Leitung in Festkörpern und eine andere Beschreibung der Band-Struktur.
• Leitungsband
• Elektronische Band-Struktur
• Meer von Fermi

Links

• Direkte Band-Lücke-Energierechenmaschine