Valenssivyö

Puolijohteen elektronivyörakenne

Kiinteän aineen teoriassa elektroneja kuvataan niiden energialla. Elektronit sijoittuvat energia-asteikolla tietyille energiaväleille, joita kutsutaan energiavöiksi. Korkein matalassa lämpötilassa täysin miehitetty vyö on valenssivyö. Tällä vyöllä olevat elektronit sitovat atomeja toisiinsa kiinni, eli ne ovat sidoselektroneja.

Puolijohteissa ja eristeissä valenssivyö on yleensä täynnä eli kaikki elektronipaikat on miehitetty. Tällaisella vyöllä elektroni ei kykene liikkumaan, koska nopeus nostaisi sen energiaa, mutta vapaita energiatiloja ei ole käytettävissä.

Jos lämpövärähtely tai muu syy poistaa elektronin valenssivyöstä, jää vyöhön tyhjä paikka, jota kutsutaan elektroniaukoksi. Aukko on sähkövaraukseltaan positiivinen ja se kykenee liikkumaan ja kuljettamaan sähkövirtaa.

Elektroni pyrkii spontaanisti siirtymään alemmille energiatiloille eli vyökuvassa alaspäin. Jos elektroni siirtyy energia-asteikolla alempana olevan aukon tilalle, niin aukko nousee ylöspäin. Aukot siis pyrkivät spontaanisti kellumaan energia-asteikolla ylöspäin. Näin aukot sijaitsevat valenssivyön yläreunassa, kun taas elektronit ovat vyön alareunassa.