Valenciasáv

1. ábra. A szigetelők, fémek és félvezetők valencia- és vezetési sávjait bemutató ábra. A Fermi-szint a legnagyobb energiájú, abszolút nullponton elfoglalt elektronpálya elnevezése.

A valenciasáv az elektronpályák azon sávja, amelyből az elektronok kiugorhatnak, és gerjesztéskor a vezetési sávba léphetnek. A valenciasáv egyszerűen egy adott anyag atomjának legkülső elektronpályája, amelyet az elektronok ténylegesen elfoglalnak. Ez szorosan kapcsolódik a valenciaelektron fogalmához.

A valenciasáv legmagasabb elfoglalt energiaállapota és a vezetési sáv legalacsonyabb nem elfoglalt állapota közötti energiakülönbséget sávhézagnak nevezzük, és az anyag elektromos vezetőképességét jelzi. A nagy sávhézag azt jelenti, hogy a valenciaelektronok vezetési sávba történő gerjesztéséhez sok energiára van szükség. Ezzel szemben, ha a valenciasáv és a vezetési sáv átfedésben van, mint a fémekben, az elektronok könnyen át tudnak ugrani a két sáv között (lásd az 1. ábrát), ami azt jelenti, hogy az anyag nagy vezetőképességű.

A vezetők, szigetelők és félvezetők közötti különbséget az mutatja, hogy mekkora a sávhézaguk. A szigetelőket nagy sávhézag jellemzi, így az elektronoknak a valenciasávból való kimozdulásához, az áram kialakulásához megfizethetetlenül nagy energiára van szükség. A vezetőknél átfedés van a vezetési és a valenciasáv között, így az ilyen vezetőkben a valenciaelektronok lényegében szabadok. A félvezetők viszont kis sávhézaggal rendelkeznek, amely lehetővé teszi, hogy az anyag valenciaelektronjainak jelentős része egy bizonyos energiamennyiség mellett a vezetési sávba kerüljön. Ez a tulajdonságuk a vezetők és a szigetelők közötti vezetőképességet biztosít számukra, és részben ezért is ideálisak áramkörökhöz, mivel nem okoznak rövidzárlatot, mint a vezetők. Ez a sávhézag teszi lehetővé azt is, hogy a félvezetők a fényt elektromossággá alakítsák a fotovoltaikus cellákban, és bizonyos típusú diódákban LED-ként fényt bocsássanak ki. Mindkét folyamat a vezetési és a valenciasáv között mozgó elektronok által elnyelt vagy felszabaduló energián alapul.