Валентная зона

Вале́нтная зо́на — энергетическая область разрешённых электронных состояний в твёрдом теле, заполненная валентными электронами. В (зонной теории) это первая зона (если двигаться сверху вниз), целиком или большей частью расположенная ниже (уровня Ферми).

Упрощённая зонная структура полупроводника и диэлектрика при нулевой абсолютной температуре с изображением нескольких дополнительных зон помимо валентной зоны и зоны проводимости. Уровень Ферми на рисунке обозначен ${\displaystyle E_{F}}$.

Верхний край валентной зоны называется её (потолком). Его энергия обозначается ${\displaystyle E_{v}}$ (от англ. valence (v-) band). Вопрос о численном значении ${\displaystyle E_{v}}$ не ставится, так как существенна только разница между энергией этого края и энергией других выделенных уровней (уровня Ферми ${\displaystyle E_{F}}$, нижнего (края зоны проводимости) ${\displaystyle E_{c}}$ и др.).

Аналогом энергии верхней границы валентной зоны в молекулярных системах ((кластерах)) является энергия верхней занятой (молекулярной орбитали) (англ. highest occupied molecular orbital (HOMO)).

В полупроводниках при (абсолютном нуле) температуры валентная зона заполнена электронами целиком — и электроны не дают вклада в электропроводность и другие кинетические эффекты, вызываемые внешними полями. При конечной температуре происходит тепловая генерация (носителей заряда), в результате которой часть электронов переходит в расположенную выше (зону проводимости) или на примесные уровни в запрещённой зоне. При этом в валентной зоне образуются (дырки), участвующие наряду с электронами в зоне проводимости в переносе электрического тока. Дырки в валентной зоне могут также возникать при нетепловом возбуждении полупроводника — освещении, облучении потоком ионизирующих частиц, воздействии сильного электрического поля, который вызывает (лавинный пробой) полупроводника.

Литература

• Kittel, Charles. Introduction to solid state physics. — Hoboken, NJ : Wiley, 2005. — .