A tensão de ativação do silício é de fato maior que a do germânio por vários motivos:

1. Diferença de banda proibida: O silício tem um bandgap mais amplo (1,12 eV) em comparação com o germânio (0,67 eV). A energia bandgap representa a diferença de energia entre a banda de valência e a banda de condução em um semicondutor. Um bandgap maior significa que mais energia é necessária para excitar os elétrons da banda de valência para a banda de condução, resultando em uma tensão de ativação mais alta.

2. Massa Efetiva de Transportadores: A massa efetiva dos portadores de carga, particularmente dos elétrons, é menor no silício do que no germânio. Isso significa que os elétrons no silício têm maior mobilidade e podem se mover mais livremente dentro do material. Como resultado, o silício requer um campo eléctrico mais elevado para ultrapassar a barreira de potencial e iniciar o fluxo de corrente, levando a uma tensão de activação mais elevada.

3. Concentração de impurezas: O germânio é mais propenso à incorporação de impurezas e defeitos durante o processo de fabricação em comparação ao silício. Estas impurezas podem atuar como centros de recombinação de portadores de carga, reduzindo a concentração geral de portadores e aumentando a resistência do semicondutor. Este aumento de resistência requer uma tensão mais elevada para atingir o mesmo nível de fluxo de corrente, contribuindo para uma tensão de activação mais elevada no germânio.

4. Estados de superfície: O silício tem uma camada superficial de óxido mais estável em comparação com o germânio. A presença de estados superficiais, que são níveis de energia introduzidos na superfície do semicondutor, pode aprisionar portadores de carga e dificultar o fluxo de corrente. A camada de óxido estável do silício ajuda a passivar esses estados de superfície e reduz seu impacto, resultando em uma taxa de recombinação de superfície mais baixa e em uma tensão de ativação mais alta.

Em resumo, o bandgap mais amplo, a menor massa efetiva de elétrons, a concentração reduzida de impurezas e a camada de óxido superficial mais estável no silício contribuem para uma tensão de ativação mais alta em comparação com o germânio. Esses fatores afetam as propriedades intrínsecas do material e influenciam a energia necessária para iniciar o fluxo de corrente, levando a diferentes valores de tensão de ativação para os dois semicondutores.