Ledningsbandet är det band av elektronorbitaler som elektroner kan hoppa upp i från valensbandet när de är exciterade. När elektronerna befinner sig i dessa orbitaler har de tillräckligt med energi för att röra sig fritt i materialet. Denna rörelse av elektroner skapar en elektrisk ström. Valensbandet är helt enkelt den yttersta elektronorbital i en atom av ett visst material som elektroner faktiskt intar. Energidifferensen mellan det högst ockuperade energitillståndet i valensbandet och det lägsta oockuperade tillståndet i ledningsbandet kallas bandgapet och är en indikation på ett materials elektriska ledningsförmåga. En stor bandgap innebär att det krävs mycket energi för att excitera valenceelektroner till ledningsbandet. Omvänt, när valensbandet och konduktionsbandet överlappar varandra, vilket är fallet i metaller, kan elektroner lätt hoppa mellan de två banden (se figur 1), vilket innebär att materialet har hög ledningsförmåga.
Insulatorer kännetecknas av ett stort bandgap, så det krävs en oöverkomligt stor mängd energi för att flytta elektroner till ledningsbandet för att bilda en ström. Ledare har en överlappning mellan lednings- och valensbanden, så valenselektronerna i sådana ledare är i princip fria. Halvledare har å andra sidan ett litet bandgap som gör det möjligt för en betydande del av materialets valenceelektroner att flytta in i ledningsbandet givet en viss mängd energi. Denna egenskap ger dem en ledningsförmåga mellan ledare och isolatorer, vilket är en del av anledningen till att de är idealiska för elektriska kretsar eftersom de inte orsakar en kortslutning som en ledare. Detta bandgap gör också att halvledare kan omvandla ljus till elektricitet i solceller och avge ljus som lysdioder när de tillverkas i vissa typer av dioder. Båda dessa processer bygger på den energi som absorberas eller frigörs av elektroner som rör sig mellan lednings- och valensbanden.
För ytterligare läsning
För ytterligare information se de relaterade sidorna nedan:
- Halvledare
- Metall
- Fotovoltagarcell
- Ac-till-dc-adapter
- Och utforska en slumpmässig sida!
- Wikimedia Commons. Fil:Isolator-metal.svg . Tillgänglig: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Isolator-metal.svg
- 2.0 2.1 UC Davis ChemWiki. (14 augusti 2015). Bandteori för halvledare . Tillgänglig: http://chemwiki.ucdavis.edu/u_Materials/Electronic_Properties/Band_Theory_of_Semiconductors
- Introduktion till energibanden . Tillgänglig: http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/semiconductors/energy_band_intro.php
- 4.0 4.1 Hyperfysik. (14 augusti 2015). Energiband för ledare . Tillgänglig:http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/band.html#c6
- Hyperphysics. (14 augusti 2015). Energiband för isolatorer . Tillgänglig: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/band.html#c4