ऊर्जा बैंड के आधार पर आरेख बनाकर चालक (धातु),कुचालक और अर्धचालक की व्याख्या कीजिए।

(N/A) चालन बैंड (conduction band) के न्यूनतम ऊर्जा स्तर $(E_c)$ और संयोजी बैंड (valence band) के अधिकतम ऊर्जा स्तर $(E_v)$ के बीच के अंतर को ऊर्जा बैंड अंतराल $(E_g)$ कहा जाता है।
ऊर्जा अंतराल वाले क्षेत्र में कोई भी अनुमत ऊर्जा स्तर नहीं होता है,इसलिए इस क्षेत्र को वर्जित ऊर्जा अंतराल (forbidden energy gap) कहा जाता है।
पदार्थ के प्रकार के आधार पर,वर्जित अंतराल छोटा,बड़ा या शून्य हो सकता है। इस अंतराल के आधार पर,पदार्थों को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:
$1$. धातु (चालक):
चित्र $(a)$ में दिखाए अनुसार,धातु तब होती है जब चालन बैंड आंशिक रूप से भरा होता है और संयोजी बैंड आंशिक रूप से खाली होता है,या जब चालन और संयोजी बैंड एक-दूसरे पर अतिव्यापन (overlap) करते हैं। जब अतिव्यापन होता है,तो संयोजी बैंड के इलेक्ट्रॉन आसानी से चालन बैंड में जा सकते हैं। जब संयोजी बैंड आंशिक रूप से खाली होता है,तो इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा स्तरों पर जा सकते हैं,जिससे चालन संभव हो जाता है। इसलिए,ऐसे पदार्थों का प्रतिरोध कम और चालकता अधिक होती है।
$2$. कुचालक:
चित्र $(b)$ में दिखाए अनुसार,कुचालक के लिए ऊर्जा अंतराल $(E_g)$ बहुत बड़ा $(E_g > 3 \text{ eV})$ होता है। चालन बैंड में कोई इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं,इसलिए कमरे के तापमान पर विद्युत चालन संभव नहीं है।
$3$. अर्धचालक:
अर्धचालक के लिए ऊर्जा अंतराल छोटा होता है (आमतौर पर $E_g < 3 \text{ eV}$)। कमरे के तापमान पर,संयोजी बैंड के कुछ इलेक्ट्रॉन पर्याप्त तापीय ऊर्जा प्राप्त करके छोटे ऊर्जा अंतराल को पार कर सकते हैं और चालन बैंड में प्रवेश कर सकते हैं,जिससे सीमित विद्युत चालन संभव हो जाता है।