Das Leitungsband oder Leitungsniveau ist ein Energieband in einem Halbleiter, in dem sich Elektronen frei bewegen können , was zu einem Ladungstransport führt. Angeregte Elektronen können vom Valenzband in das Leitungsband, also die Elektronenorbitale, übergehen.
Die Elektronen besitzen in diesen Orbitalen genügend Energie, um sich frei im gesamten Stoff zu bewegen. Durch diese Bewegung der Elektronen wird elektrischer Strom erzeugt. Das äußerste Elektronenorbital, das die Elektronen in einem Atom eines bestimmten Materials tatsächlich bewohnen, wird als Valenzband bezeichnet.
Was ist die Bandlücke?
Die Bandlücke, die ein Maß für die elektrische Leitfähigkeit eines Materials ist, ist die Energiedifferenz zwischen dem niedrigsten unbesetzten Zustand des Leitungsbandes und dem niedrigsten besetzten Energieniveau des Valenzbandes.
Es ist viel Energie erforderlich, Valenzelektronen in das Leitungsband anzuregen, wenn die Bandlücke groß ist. Ein Material hingegen gilt als hochleitfähig, wenn sich Valenz- und Leitungsband überlappen, wie es bei Metallen der Fall ist.
Da Isolatoren eine große Bandlücke aufweisen, ist eine unverhältnismäßig hohe Energie erforderlich, um Elektronen in das Band zu verschieben und einen Strom zu erzeugen. Die Valenzelektronen in Leitern sind praktisch frei, da sich Leitungs- und Valenzband in diesen Materialien überlappen.
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Halbleiter hingegen verfügen über eine schmale Bandlücke, die es bei einem bestimmten Energieniveau einem erheblichen Teil der Valenzelektronen des Materials ermöglicht, in das Leitungsband zu fließen.
Aufgrund dieser Eigenschaft weisen sie eine Leitfähigkeit auf, die zwischen der von Leitern und Isolatoren liegt, was zu ihrer Eignung für Stromkreise beiträgt, da sie im Gegensatz zu Leitern keinen Kurzschluss verursachen.
Diese Bandlücke ermöglicht es Halbleitern außerdem, LEDs herzustellen, wenn sie zu bestimmten Dioden geformt werden, und Licht in Solarzellen in Strom umzuwandeln. Beide Prozesse basieren auf der Energie, die Elektronen beim Übergang zwischen Leitungs- und Valenzband absorbieren oder abgeben.
