valentieband

Valentieband is de hoogste energieband die normaal volledig gevuld is met elektronen in een kristallijn vast stof. In een kristal ontstaan energiebanden doordat atomaire valentie-orbitalen met elkaar verweven raken en door de periodieke potentiaal hun energieën vormen. De valentieband bevat de elektronstoestanden afkomstig van de valentie-orbitalen van de atomen.

De band direct hoger liggende staat is de geleidingsband; de energieafstand tussen de bovenkant van de valentieband en de onderkant van de geleidingsband heet de bandkloof of bandgap. In metalen overlappen valentieband en geleidingsband vaak, of zijn ze gedeeltelijk gevuld, waardoor geen echte bandgap bestaat en elektrische geleiding aanwezig is.

Elektronen kunnen bij voldoende energie over de bandgap heen naar de geleidingsband worden geëxciteerd, waardoor elektrische geleiding mogelijk wordt. Gaten ontstaan wanneer elektronen de valentieband verlaten; holes gedragen zich als positieve dragers. In halfgeleiders bepaalt de grootte van de bandgap de elektrische eigenschappen, terwijl doping het elektron- of hole-concentratie kan versterken. Donordopings leveren extra elektronen die de geleidingsband bevolken; acceptordopings creëren extra gaten in de valentieband (p-type).

In intrinsieke halfgeleiders bij absolute nul is de valentieband volledig gevuld en is de geleidingsband leeg; bij hogere temperatuur of bij fotonische excitatie kan een elektron naar de geleidingsband springen en ontstaan elektronen en gaten. De bandstructuur is materiaalafhankelijk en ontstaat uit het periodieke kristalpotentiaal; de exacte positie van de bandstructuur wordt bepaald door de kristalstructuur en het atomaire potentiaal en kan worden bestudeerd met spectroscopische technieken zoals fotoemissie.