$0\, K$ તાપમાને $N$ પરમાણુઓ ધરાવતા $Si$ અને $Ge$ ના ઉર્જા સ્તરો દોરીને સમજાવો.

(N/A) $Si$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $14$ છે. સિલિકોન પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોન રચના $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2$ છે. આમ,$K$ અને $L$ કોષો સંપૂર્ણ ભરાયેલા છે,જ્યારે $M$ કોષ અપૂર્ણ છે અને તેમાં $3s^2 3p^2$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે.
$Ge$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $32$ છે. જર્મેનિયમ પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોન રચના $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^2$ છે. આમ,$K, L$ અને $M$ કોષો સંપૂર્ણ ભરાયેલા છે,જ્યારે $N$ કોષ અપૂર્ણ છે અને તેમાં $4s^2 4p^2$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે.
તેથી,$Si$ અને $Ge$ બંને અર્ધવાહકો ચતુઃસંયોજક છે.
$Si$ અથવા $Ge$ સ્ફટિકની સૌથી બહારની કક્ષામાં કુલ $4$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. બહારની કક્ષામાં ઇલેક્ટ્રોનની મહત્તમ શક્ય સંખ્યા $8$ ($2s + 6p$ ઇલેક્ટ્રોન) છે.
તેથી,$4N$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન માટે $8N$ ઉર્જા અવસ્થાઓ છે.
આ $8N$ અલગ-અલગ ઉર્જા સ્તરો કાં તો સતત બેન્ડ બનાવી શકે છે અથવા સ્ફટિકમાં પરમાણુઓ વચ્ચેના અંતરના આધારે અલગ-અલગ બેન્ડમાં જૂથબદ્ધ થઈ શકે છે.
$Si$ અને $Ge$ ના સ્ફટિક લેટીસમાં પરમાણુઓ વચ્ચેના સંતુલિત અંતરે,આ $8N$ અવસ્થાઓનો ઉર્જા બેન્ડ બે ભાગમાં વિભાજિત થાય છે,જે આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ $E_g$ ઉર્જા ગેપ દ્વારા અલગ પડે છે.
નીચલો બેન્ડ,જે નિરપેક્ષ શૂન્ય તાપમાને $4N$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા સંપૂર્ણ રીતે ભરાયેલો હોય છે,તે વેલેન્સ બેન્ડ છે. ઉપરનો બેન્ડ કન્ડક્શન બેન્ડ છે જેમાં $4N$ ઉર્જા સ્તરો છે,જે નિરપેક્ષ શૂન્ય તાપમાને સંપૂર્ણપણે ખાલી હોય છે.