Faixa de valência

Figura 1. Um diagrama mostrando as bandas de valência e de condução de isoladores, metais e semicondutores. O nível Fermi é o nome dado ao orbital de elétrons de maior energia ocupado no zero absoluto.

A banda de valência é a banda de orbitais de electrões de onde os electrões podem saltar, movendo-se para a banda de condução quando excitados. A banda de valência é simplesmente a banda orbital externa de um átomo de qualquer material específico que os elétrons realmente ocupam. Isto está intimamente relacionado com a ideia da banda de valência electrónica.

A diferença de energia entre o estado energético mais alto ocupado da banda de valência e o estado mais baixo não ocupado da banda de condução chama-se intervalo da banda e é indicativo da condutividade eléctrica de um material. Um grande intervalo de banda significa que é necessária muita energia para excitar os elétrons de valência para a banda de condução. Por outro lado, quando a banda de valência e a banda de condução se sobrepõem como em metais, os electrões podem saltar rapidamente entre as duas bandas (ver Figura 1), o que significa que o material é altamente condutor.

A diferença entre condutores, isoladores e semicondutores pode ser mostrada pelo tamanho da sua folga de banda. Os isoladores são caracterizados por uma grande abertura de banda, pelo que é necessária uma quantidade de energia proibitivamente grande para mover os electrões para fora da banda de valência para formar uma corrente. Os condutores têm uma sobreposição entre as bandas de condução e de valência, pelo que os electrões de valência em tais condutores são essencialmente livres. Os semicondutores, por outro lado, têm uma pequena folga na banda que permite que uma fração significativa dos elétrons de valência do material se mova para dentro da banda de condução, dada uma certa quantidade de energia. Esta propriedade dá-lhes uma condutividade entre condutores e isoladores, o que é parte da razão pela qual são ideais para circuitos, já que não causarão um curto-circuito como um condutor. Este intervalo de banda também permite aos semicondutores converter a luz em electricidade em células fotovoltaicas e emitir luz como LEDs quando são feitos em certos tipos de díodos. Ambos os processos dependem da energia absorvida ou libertada pelos electrões que se movem entre as bandas de condução e de valência.