1. Verschil in bandafstand: Silicium heeft een grotere bandafstand (1,12 eV) vergeleken met germanium (0,67 eV). De bandgap-energie vertegenwoordigt het energieverschil tussen de valentieband en de geleidingsband in een halfgeleider. Een grotere bandafstand betekent dat er meer energie nodig is om elektronen van de valentieband naar de geleidingsband te exciteren, wat resulteert in een hogere inschakelspanning.

2. Effectieve massa van dragers: De effectieve massa van ladingsdragers, met name elektronen, is in silicium lager dan in germanium. Dit betekent dat elektronen in silicium een ​​hogere mobiliteit hebben en vrijer in het materiaal kunnen bewegen. Als gevolg hiervan heeft silicium een ​​hoger elektrisch veld nodig om de potentiële barrière te overwinnen en de stroomstroom op gang te brengen, wat leidt tot een hogere inschakelspanning.

3. Onzuiverheidsconcentratie: Germanium is gevoeliger voor het opnemen van onzuiverheden en defecten tijdens het productieproces dan silicium. Deze onzuiverheden kunnen fungeren als recombinatiecentra voor ladingsdragers, waardoor de algehele dragerconcentratie wordt verminderd en de weerstand van de halfgeleider toeneemt. Deze verhoogde weerstand vereist een hogere spanning om hetzelfde stroomniveau te bereiken, wat bijdraagt ​​aan een hogere inschakelspanning in germanium.

4. Oppervlaktoestanden: Silicium heeft een stabielere oppervlakteoxidelaag vergeleken met germanium. De aanwezigheid van oppervlaktetoestanden, dit zijn energieniveaus die op het halfgeleideroppervlak worden geïntroduceerd, kunnen ladingsdragers vasthouden en de stroomstroom belemmeren. De stabiele oxidelaag van silicium helpt deze oppervlaktetoestanden tepassiveren en de impact ervan te verminderen, wat resulteert in een lagere recombinatiesnelheid van het oppervlak en een hogere inschakelspanning.

Samenvattend dragen de grotere bandafstand, de lagere effectieve massa van elektronen, de verminderde concentratie van onzuiverheden en de stabielere oppervlakteoxidelaag in silicium allemaal bij aan een hogere inschakelspanning vergeleken met germanium. Deze factoren beïnvloeden de intrinsieke eigenschappen van het materiaal en beïnvloeden de energie die nodig is om de stroom op gang te brengen, wat leidt tot verschillende inschakelspanningswaarden voor de twee halfgeleiders.