Valenčni pas

Valenčni pas je za elektrone najvišja energija, ki bi jo lahko imeli elektroni v snovi pri absolutni ničli. Energijo, ki bi jo imeli elektroni pri absolutni ničli, imenujemo tudi Fermijev nivo (oznaka $E_{F}\,$). Položaj Fermijevega nivoja je pomemben pri določanju vrste snovi (prevodnik, izolator). Elektroni v valenčnem pasu so vezani na posamezni atom in se lahko prosto gibljejo po kristalni mreži. Nad valenčnim pasom so z elektroni nenapolnjeni prevodni pasovi. Pri temperaturah, ki so nad absolutno ničlo nekaj elektronov iz valenčnega pasu preide v prevodni pas. Višja je temperatura, več elektronov lahko preskoči v prevodni pas in snov postane prevodna. Pri tem v valenčnem pasu nastane luknja, ki sodeluje pri pravajanju električnega toka. Tako kažejo tudi izolatorji nekaj prevodnosti.

Pri polprevodnikih je Fermijev nivo v sredini prepovedanega pasu.

Na naslednji sliki je prikazana struktura pasov v polprevodniku. Sivo so označeni valenčni pasovi, ki so napolnjeni z elektroni. Nad njimi pa so z elektroni nenapolnjeni pasovi, vmes pa je pas v katerem ni elektronov (označen kot prepovedani pas – energijska vrzel ali energijska reža).

Izolatorji, kovine in polprevodniki

V kovinah se prevodni in valenčni pas delno prekrivata. V prevajanju električnega toka lahko sodelujejo elektroni. V polprevodnikih je Fermijev nivo na sredini prepovedanega pasu. Za prevajanje je potrebno dvigniti elektron v prevodni pas, pri tem pa nastane vrzel v valenčnem pasu (glej desno sliko).

Primerjava strukture pasov v kovini, polprevodniku in izolatorju. Prikazan je Fermijev nivo (E_F)

Zasedenost pasov v kovini, polprevodniku in izolatorju.

Zunanje povezave

• Opis Fermijevega nivoja Arhivirano 2017-10-17 na Wayback Machine. (angleško)
• Fermijev nivo (angleško)
• Simulacija Fermijevega nivoja in energijske zasedenosti nivojev pri različnih temperaturah Arhivirano 2010-06-14 na Wayback Machine. (angleško)