Nel germanio, la banda di valenza è formata principalmente dagli orbitali di legame tra gli atomi di germanio, mentre la banda di conduzione è formata dagli orbitali di anti-legame. La banda proibita nel germanio è di circa 0,66 eV a temperatura ambiente (300 K). Ciò significa che è necessaria un'energia minima di 0,66 eV per eccitare un elettrone dalla banda di valenza alla banda di conduzione, consentendo all'elettrone di partecipare alla conduzione elettrica.
Le bande energetiche nel Ge non sono semplici bande paraboliche come in molti semiconduttori elementari. Presentano invece una struttura più complessa con valli multiple e relazioni di dispersione non paraboliche. La banda di conduzione ha due minimi, uno al centro della zona di Brillouin (valle Γ) e l'altro al bordo (valle L). La valle Γ ha una massa effettiva inferiore rispetto alla valle L, rendendo gli elettroni più mobili nella valle Γ.
La banda proibita del germanio dipende dalla temperatura e diminuisce all'aumentare della temperatura. Questo perché l'energia termica fornita al reticolo a temperature più elevate fa vibrare maggiormente gli atomi, il che a sua volta aumenta la sovrapposizione delle funzioni d'onda degli elettroni e riduce il divario energetico tra le bande di valenza e di conduzione.
La struttura delle bande energetiche del germanio e la sua dipendenza dalla temperatura svolgono un ruolo cruciale nel determinare le sue proprietà elettriche e ottiche. È ampiamente utilizzato in vari dispositivi a semiconduttore, inclusi transistor, diodi, celle solari e circuiti integrati.
