Leitungsband

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Der Begriff Leitungsband gehört zum Bändermodell, mit dem die elektrische Leitfähigkeit von Materialien erklärt wird. Er bezeichnet das Energieband, das am absoluten Temperatur-Nullpunkt (T = 0 Kelvin) über dem höchsten mit Elektronen besetzten Energieband (Valenzband) liegt. Dabei kann es sich teilweise mit dem Valenzband überlagern (wie z.B. bei Natrium) und so teilweise besetzt sein (Metalle und Halbmetalle) bzw. vom Valenzband durch die Bandlücke getrennt und daher unbesetzt sein (Halbleiter und Isolatoren).

Lage des Leitungsbandes bei verschiedenen Materialtypen (VB=Valenzband)

Bedeutung beim Ladungstransport[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Befinden sich Elektronen eines Materials im Leitungsband, so können sie aufgrund freier Energiezustände im Leitungsband leicht Energie aus einem elektrischen Feld aufnehmen, sich quasi „frei“ bewegen. Das Material ist daher elektrisch leitfähig.

Bei Halbleitern und Isolatoren ist das Leitungsband durch die Bandlücke vom Valenzband getrennt. Elektronen können diese nur durch äußere Energiezufuhr – thermische, kinetische oder photonische Anregung (siehe auch: photoelektrischer Effekt) – überwinden.

Die theoretische Berechnung des Leitungsbandes muss quantenmechanisch erfolgen, da es sich im Allgemeinen um die Bewegung von Elektronen in einem periodischen Potenzial (das der Atome im Festkörper) handelt. Für eine genaue Berechnung müssen z. B. der Drehimpuls, der Spin und relativistische Effekte berücksichtigt werden.