価電子帯

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価電子帯(かでんしたい:valence band)とは、絶縁体や半導体において、価電子によって満たされたエネルギーバンドのこと。荷電子帯とも表記される。

金属、および半導体絶縁体バンド構造の簡単な模式図

絶対零度において「電子を含む一番エネルギーの高いバンド」が完全に電子で満たされている場合、これを狭義の充満帯(filled band)と呼ぶ。これは絶縁体や半導体にのみ存在する。特に共有結合型結晶の充満帯を価電子帯と呼ぶ。価電子帯の頂上から、伝導帯の底までのギャップが、バンドギャップである。半導体や絶縁体においては、バンドギャップ中にフェルミ準位が存在する。

金属では価電子を含むバンドに空き準位がある(バンド中にフェルミ準位がある)ため、価電子がそのまま伝導電子自由電子)となる。これに対し、半導体や絶縁体においては通常、価電子にバンドギャップを超えるエネルギーを与えて価電子帯から伝導帯へ励起することで、初めて伝導電子を得られる。完全に電子で占有された価電子帯では、電流は流れない。

なお広義には、電子で満たされた全てのエネルギーバンドを充満帯と呼ぶ。

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