Geleidingband

Geleidingband is in de solid-state fysica de reeks energieniveaus waarin elektronen zich vrij kunnen bewegen en zo de elektrische geleiding mogelijk maken. In een kristallijn materiaal vormen atomaire orbitaalachtige niveaus brede banden; de valentieband bevat de lagere energieën en is meestal volledig gevuld, terwijl de geleidingband hoger ligt en bij veel materialen leeg is in de grondtoestand.

In veel materialen ligt tussen valentieband en geleidingband een bandkloof (energiebandgap). Elektronen moeten voldoende energie opnemen om van de valentieband naar de geleidingband te springen, bijvoorbeeld door warmte, licht of dopering. Als er voldoende elektronen in de geleidingband aanwezig zijn, kunnen zij als vrije dragers door het materiaal bewegen.

Conformatieel dragen ook gaten bij aan de geleiding: wanneer een elektron de geleidingband verlaat, ontstaat een positieve ladingdrager in de valentieband. Verschillende materialen verschillen sterk in hun bandkloof; in halfgeleiders is de kloof vaak klein genoeg om bij normale temperaturen enige elektrische geleiding mogelijk te maken, terwijl in isolatoren de kloof aanzienlijk groter is.

Doperen is een belangrijke techniek om de geleiding te regelen. Donordoperen verlaagt de energiedrempel voor elektronen in de geleidingband, waardoor n-type geleiding ontstaat; acceptor-doperen creëert gaten voor p-type geleiding. In metalen overlappen valentie- en geleidingband vaak of is de geleidingband gedeeltelijk gevuld, waardoor elektronen zonder grote excitatie kunnen bijdragen aan de geleiding.

Praktisch is de geleidingband cruciaal voor elektronica en opto-elektronica, zoals diodes, transistors en zonnecellen, waar de bandstructuur en bandkloof doelbewust worden ontworpen en gemanipuleerd.