Valenz, Klärung des Begriffes

Neu hier Angemeldet: 11.10.2007 Beiträge: 1

Also es herrscht folgende Begriffsunklarheit:

Bindungen zwischen Atomen werden durch Valenzelektronen eingegangen.

Warum heißt dann das Leitungsband im Bändermodell "Leitungs" und nicht "Valenz"band?
Beim Valenzband handelt es sich doch um die energetische Beschreibung der Elektronen, die noch in Wechselwirkung mit dem Atom stehen. Während die Elektronen des Leitungsbandes nicht mehr eindeutig einem spezifischen Atom zugeordnet werden können.

Ich freue mich über eine Antwort.

solarenergie

Verfasst am: 11.10.2007, 17:33

Da herrscht gar keine Unklarheit.

Durch die enge Nachbarschaft mit anderen Atomen werden die bei Einzelatomen scharfen Energiezustande zu einem ganzen Band verbreitert.Diese Verbreiterung geschieht auch mit energetisch höheren Zuständen: Aus dem energetisch scharfen Anregungszustand eines einzelnen Atoms wird ein ganzes Band.

Das Leitungsband heißt so, weil sich Elektronen darin delokalisiert über den gesamten Festkörper bewegen können. Das ist die Grundlage der metallischen Stromleitung.
Genauer: In Metallen ist das Band der besetzten Elektronenzustände nur partiell gefüllt, fast ohne Energieaufwand können Elektronen delokalisiert werden.

Bei Halbleitern hingegen besteht eine deutliche Energielücke zwischen den Bindungszuständen und den Anregungszuständen, darum unterscheidet man zwei Bänder: Eben das Valenzband, und das Leitungsband. Halbleiter heißen sie, weil diese Bandlücke wiederum so klein ist, dass schon bei Zimmertemperatur einige Elektronen aus dem Valenz- in das Leitungsband wechseln (sie werden durch die thermische Energie sozusagen freigekickt). Erst recht natürlich, wenn sie dabei durch Photonen aus dem Sonnenlicht angestoßen werden.

Interessant ist das deshalb, weil sie damit Löcher im Valenzband hinterlassen - und die wiederum können sich im Valenzband nahezu frei bewegen. Im Gegensatz zur metallischen Stromleitung erfolgt also der Ladungstransport im Halbleiter sowohl durch Elektronen, als auch durch Löcher. Die elektrische Leistung der Solarmodule entsteht kurz gesagt dadurch, dass man nun Elektronen und Löcher trennt - und die Elektronen auf dem Umweg über den Wchselrichter, in dem sie ihre durch das Sonnenlicht gewonnene Energie wieder abgeben, mit den Löchern rekombiniert.