1. Bandgap-skillnad: Silicon har ett bredare bandgap (1,12 eV) jämfört med germanium (0,67 eV). Bandgapsenergin representerar energiskillnaden mellan valensbandet och ledningsbandet i en halvledare. Ett större bandgap innebär att mer energi krävs för att excitera elektroner från valensbandet till ledningsbandet, vilket resulterar i en högre inkopplingsspänning.

2. Effektiv massa av bärare: Den effektiva massan av laddningsbärare, särskilt elektroner, är lägre i kisel än i germanium. Det betyder att elektroner i kisel har en högre rörlighet och kan röra sig mer fritt i materialet. Som ett resultat kräver kisel ett högre elektriskt fält för att övervinna potentialbarriären och initiera strömflödet, vilket leder till en högre inkopplingsspänning.

3. Föroreningskoncentration: Germanium är mer benäget att införliva föroreningar och defekter under tillverkningsprocessen jämfört med kisel. Dessa föroreningar kan fungera som rekombinationscentra för laddningsbärare, vilket minskar den totala bärarkoncentrationen och ökar resistansen hos halvledaren. Detta ökade motstånd kräver en högre spänning för att uppnå samma nivå av strömflöde, vilket bidrar till en högre inkopplingsspänning i germanium.

4. Ytstater: Kisel har ett mer stabilt ytoxidskikt jämfört med germanium. Närvaron av yttillstånd, som är energinivåer som introduceras vid halvledarytan, kan fånga laddningsbärare och hindra strömflödet. Silikons stabila oxidskikt hjälper till att passivera dessa yttillstånd och minskar deras påverkan, vilket resulterar i en lägre ytrekombinationshastighet och en högre inkopplingsspänning.

Sammanfattningsvis bidrar det bredare bandgapet, den lägre effektiva massan av elektroner, den minskade föroreningskoncentrationen och det stabilare ytoxidskiktet i kisel till en högre inkopplingsspänning jämfört med germanium. Dessa faktorer påverkar materialets inneboende egenskaper och påverkar den energi som krävs för att initiera strömflödet, vilket leder till olika inkopplingsspänningsvärden för de två halvledarna.