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Nachricht |
hans
Gast
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 hans Verfasst am: 13. Jan 2006 16:10 Titel: Valenzband, Leitungsband |
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Hallo und guten Tag zusammen... ich bin hier ein wenig verwirrt...und zwar versuche ich grade das Bändermodel zu verstehen...
Dafür lese ich im Tipler folgendes...
Das oberste band , das Elektronen enthält wird als Valenzband bezeichnet.. (oberstes Band = größte Energie?)
... Wir können nun erklären , warum einige Festkörper Leiter, andere hingegen Isolatoren sind. Ist das Valenzband nur teilweise gefüllt , gibt es in dem Band viele unbesetzte Energiezustände, und die Elektronen in dem Band können durch elektrische Felder leicht in einen energetischen höheren Zustand angehoben werden. (warum ist das so? und ich dachte , dass das oberste Band schon das Valenzband ist ?) Ein solches Material ist ein guter leiter.
... Das energetisch niedrigste Band, in dem noch unbesetzte ZUstände vorhanden sind , wird als Leitungsband bezeichnet...
Danke für eure eklärungen...
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Meromorpher
Anmeldungsdatum: 09.03.2004
Beiträge: 388
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| Meromorpher Verfasst am: 13. Jan 2006 18:11 Titel: |
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Halt dich für Festkörper lieber an Ashcroft/Mermin als Tipler 
oberstes Band = größte Energie?
Ja. Allerdings spielt oft der absolute Energiebetrag keine Rolle, nur der Abstand zum Leitungsband. Im VB sind i.d.R. alle Zustände besetzt und es gibt keine Übergänge zwischen "Valenzelektronen".
... Ist das Valenzband nur teilweise gefüllt , gibt es in dem Band viele unbesetzte Energiezustände, und die Elektronen in dem Band können durch elektrische Felder leicht in einen energetischen höheren Zustand angehoben werden. (warum ist das so? und ich dachte , dass das oberste Band schon das Valenzband ist ?)
Das Leitungsband besteht aus angeregten, (Bei T=0 unbesetzten) Zuständen. Wenn das VB komplett gefüllt ist gibt es keine freien Zustände mit höherem Impuls. Es sind keinerlei Übergänge im VB erlaubt, die einzigen erlaubten Übergänge sind die ins LB. Gibt es hingegen freie Zustände im VB kann des Elektron Impuls aufnehmen und diese (mit anderem k-Vektor) besetzen. |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5786
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 13. Jan 2006 18:16 Titel: Re: valenzband, leitungsband |
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| hans hat Folgendes geschrieben: | | Das oberste band , das Elektronen enthält wird als Valenzband bezeichnet.. (oberstes Band = größte Energie?) |
Das muß heißen: Das oberste Band, das komplett mit Elektronen gefüllt ist wenn alle Elektronen im niedrigsten Energiezustand wären, heißt Valenzband.
| hans hat Folgendes geschrieben: | | ... Ein solches Material ist ein guter leiter. |
Das Problem ist, wenn ein Band komplett aufgefüllt ist, können die Elektronen in diesem Band nicht mehr zur Leitung beitragen (deshalb Valenzband, nicht Leitungsband). Warum das jetzt genau so ist, ist nicht mehr so leicht zu erklären, weshalb der Tipler da wahrscheinlich auch etwas unverständlich bleiben muß. Im Prinzip ist das auf das Pauli-Prinzip zurück zu führen, aber halt im Detail doch ziemlich kompliziert. Oder gibt's da einfache/anschauliche Erklärungen dafür? Weiß ich jetzt so gar nicht...
Das bedeutet aber auch, dass Du bei einem Isolator (alle Bänder komplett gefüllt) erstmal die Elektronen vom Valenzband ins Leitungsband anheben mußt, bevor Strom geleitet werden kann (dann ist es aber auch kein Isolator mehr). Das kann man z. B. machen, indem man hohe Temperaturen verwendet. Ein Halbleiter z. B. ist eigentlich auch ein Isolator, bei dem diese Temperatur aber sehr niedrig liegt, so dass schon bei Zimmertemperatur recht viele Elektronen im Leitungsband sind und entsprechend Löcher im Valenzband, so dass sowohl Elektronen im Leitungsband zur Leitung beitragen als auch Löcher im Valenzband. Bei einem Leiter ist aber ein Band schon "von Natur aus" nur teilweise gefüllt, so dass diese Elektronen sich schon so quasi frei bewegen können. Viele freie Ladungsträger (Elektronen oder Löcher) --> guter Leiter. Was im Tipler steht heißt dann wohl: Die Ladungsträger bewegen sich (fast) frei. Die Energie, die sie zugeführt bekommen (vom elektrischen Feld von außen) ist dann also gleich eine kinetische Energie. Bei einem nicht-Leiter muß aber erstmal Energie da sein, um Elektronen in das Leitungsband zu heben um dann überhaupt erst frei bewegliche Ladungsträger zu haben.
Naja, meine Festkörperphysik Vorlesung hatte ich zwar letztes Semester, wo man das alles im Detail macht, aber ich merke gerade, dass ich schon wieder ne Menge vergessen habe!
Gruß
Marco |
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