$C$, $Si$ અને $Ge$ સમાન લેટીસ બંધારણ ધરાવે છે. શા માટે $C$ અવાહક છે જ્યારે $Si$ અને $Ge$ શુદ્ધ (intrinsic) અર્ધવાહકો છે?

(A) $C$, $Si$ અને $Ge$ ના $4$ બંધનકર્તા ઇલેક્ટ્રોન અનુક્રમે બીજી, ત્રીજી અને ચોથી કક્ષામાં રહેલા હોય છે।
જેમ મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક વધે છે, તેમ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસથી દૂર જાય છે અને નબળી રીતે બંધાયેલા હોય છે।
પરિણામે, સંયોજકતા બેન્ડમાંથી કન્ડક્શન બેન્ડમાં ઇલેક્ટ્રોનને ઉત્તેજિત કરવા માટે જરૂરી ઉર્જા ગેપ $(E_g)$ $C$ માટે સૌથી વધુ $(\,5.4 \ eV)$, $Si$ માટે મધ્યમ $(\,1.1 \ eV)$ અને $Ge$ માટે સૌથી ઓછો $(\,0.7 \ eV)$ હોય છે।
$C$ માટે, આ ઉર્જા ગેપ એટલો મોટો છે કે ઓરડાના તાપમાને ઉષ્મીય ઉર્જા ઇલેક્ટ્રોનને ઉત્તેજિત કરવા માટે અપૂરતી છે, તેથી તે અવાહક તરીકે વર્તે છે।
$Si$ અને $Ge$ માં, ઉર્જા ગેપ એટલો નાનો છે કે ઓરડાના તાપમાને નોંધપાત્ર સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન ઉષ્મીય રીતે કન્ડક્શન બેન્ડમાં ઉત્તેજિત થઈ શકે છે, જે તેમને શુદ્ધ અર્ધવાહક તરીકે કાર્ય કરવા દે છે।