Overleg:Energieband

Ik heb dit artikel herschreven. Daarbij heb ik de inhoud van de artikelen Geleidingsband en Valentieband hierin geïntegreerd. Deze beide laatste overlapten elkaar grotendeels.

De oorspronkelijke tekst van het artikel "Energieband" volgt hieronder:

++++ Oude versie: ++++

Een energieband is een verschijnsel dat optreedt in een vaste stof. De elektronen bevinden zich in de stof in een toestand met bepaalde energie. Vanwege het Pauliprincipe kunnen er geen twee elektronen in de stof bestaan met dezelfde eigenschappen. Aangezien er miljarden atomen zitten in een vaste stof, verspreiden de elektronen zich over een band van energie. Ofwel, doordat de golffuncties van naburige atomen in een vaste stof met elkaar overlappen hebben de mogelijke energieniveaus van de stof de neiging om banden te vormen. Niet alle mogelijke energieniveau's "zijn toegestaan", daarom zit er tussen verschillende banden een band gap of energiekloof. Het niveau tot waar alle energieniveaus gevuld zijn met elektronen (bij 0 Kelvin) wordt het Fermi-niveau genoemd.

We onderscheiden twee soorten banden:

• Valentieband - de hoogst gevulde energieband
• Geleidingsband - de laagst lege energieband

Als een elektron van de valentieband naar de geleidingsband kan gaan (door thermische energie of door fotonen) heeft dit elektron veel meer ruimte, waardoor geleiding kan plaatsvinden.

Energiebanden in materialen

In een isolator, zoals keukenzout, bevinden zich de elektronen alleen in de valentiebanden, waar ze voor de verbinding tussen de atomen zorgen. De valentiebanden in een isolator zijn helemaal vol met elektronen, maar de geleidingsband ligt veel hoger (energetisch gezien) en is dus absoluut niet bruikbaar, omdat het voor de elektronen niet mogelijk is de sprong te maken (er is teveel energie voor nodig).

In metalen ligt het Fermi-niveau midden in een band, ofwel de geleidingsband sluit wat energieniveaus betreft rechtstreeks aan op de valentieband. Er is dus slechts heel weinig energie nodig om deze banden te gebruiken. Elektronen die zich wat betreft hun energie in een geleidingsband bevinden kunnen zich door de vaste stof bewegen en voor elektrische geleiding zorgen. Ook kan het gat dat ze achterlaten in de valentiebanden makkelijk door andere elektronen worden opgevuld, en zo voor geleiding zorgen.

In halfgeleiders zit er tussen de valentiebanden en de geleidingsbanden een kleine energiegap. Elektronen kunnen niet een energie in deze gap hebben, maar als ze een beetje geholpen worden door de lokale structuur van de vaste stof is het wel mogelijk dat ze in de geleidingsband terecht komen. Zo kan de geleiding van een halfgeleider heel makkelijk worden gestuurd.

Zie ook

• Valentieband
• Geleidingsband
• Bandstructuur
• Band gap

Categorie:Elektronica
Categorie:Natuurkunde

++++ Einde oude versie: ++++

--HHahn (overleg) 17 okt 2009 17:38 (CEST)

Aanvulling

In een poging wat interwiki's te verzamelen, heb ik even in de Duitse en Engelse Wikipedia gespiekt. Die lijken geen artikel als dit te hebben, alleen behoorlijk specialistische (en naar mijn mening daarom minder geschikt voor een encyclopedie!) artikelen Bandstruktur resp. Electronic band structure.

Wellicht is het beter dat we hier ook dit artikel Energieband integreren in het artikel Bandstructuur. Ik zal daar nog eens naar kijken. maar dat kan nog wel een week of twee duren.

==HHahn (overleg) 17 okt 2009 18:30 (CEST)

Categorieën aangepast

Dit artikel bleek in de categorieën Natuurkunde en Elektronica te zitten. Dat laatste is, hoewel begrijpelijk, nogal discutabel. Zeer veel elektronici, zeker de wat minder hoog geschoolden, weten amper iets van vastestoffysica af. Ik heb wat dat betreft "mooie" staaltjes van onwetendheid meegemaakt, zoals de uitspraak door een ervaren(!) elektronicus dat een geëxciteerd elektron in een lagere toestand zou zitten! Voor een fysicus is zo'n opmerking uiteraard een gruwel.

Dat een bepaald onderwerp (hier: halfgeleiderfysica) leidt tot technologieën (hier: halfgeleidertechnologie) die op zijn beurt leidt tot componenten die in de elektronica zeer veelvuldig worden gebruikt, wil nog niet zeggen dat het oorsponkelijke onderwerp daarmee tot de elektronica behoort. Een misverstand dat hierbij een grote rol speelt, is dat ekektronici gemakshalve veelal de term halfgeleiders gebruiken als een soort afkorting voor halfgeleidercomponenten. Maar daarmee zijn die twee begrippen nog niet hetzelfde geworden!

Ik heb de categorieverwijzing Elektronica vervangen door Vastestoffysica.

--HHahn (overleg) 17 okt 2009 19:59 (CEST)