En el germanio, la banda de valencia está formada principalmente por los orbitales enlazantes entre los átomos de germanio, mientras que la banda de conducción está formada por los orbitales antienlazantes. La banda prohibida en el germanio es de aproximadamente 0,66 eV a temperatura ambiente (300 K). Esto significa que se requiere una energía mínima de 0,66 eV para excitar un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción, permitiendo que el electrón participe en la conducción eléctrica.
Las bandas de energía en Ge no son simples bandas parabólicas como en muchos semiconductores elementales. En cambio, exhiben una estructura más compleja con múltiples valles y relaciones de dispersión no parabólicas. La banda de conducción tiene dos mínimos, uno en el centro de la zona de Brillouin (valle Γ) y el otro en el borde (valle L). El valle Γ tiene una masa efectiva menor que el valle L, lo que hace que los electrones sean más móviles en el valle Γ.
La banda prohibida del germanio depende de la temperatura y disminuye a medida que aumenta la temperatura. Esto se debe a que la energía térmica proporcionada a la red a temperaturas más altas hace que los átomos vibren más, lo que a su vez aumenta la superposición de las funciones de onda de los electrones y reduce la brecha de energía entre las bandas de valencia y conducción.
La estructura de bandas de energía del germanio y su dependencia de la temperatura juegan un papel crucial en la determinación de sus propiedades eléctricas y ópticas. Se utiliza ampliamente en diversos dispositivos semiconductores, incluidos transistores, diodos, células solares y circuitos integrados.
