¿Por qué el diodo de silicio se dispara a .7V y el germanio a .3V?

Cada material tiene una banda de niveles de energía permitidos que los electrones pueden ocupar. También las bandas están separadas por espacios. En el caso de los semiconductores, la brecha es del orden de 1 eV. La banda inferior se llama banda de valencia y los electrones en esta banda están firmemente unidos a sus núcleos. La banda superior se llama banda de conducción porque los electrones en esta banda son libres de moverse y su movimiento constituye un flujo de corriente. Cuando se aplica un voltaje positivo al lado P de un diodo, se inyectan agujeros en el lado N y fluye corriente. La matemática detrás de la relación voltaje – corriente es complicada, pero la relación es exponencial. Se puede aproximar mediante un segmento de línea horizontal desde el origen hasta el voltaje de corte, seguido de un segmento inclinado. El voltaje de corte depende de la brecha de energía. Es 1.21 eV para silicio y el voltaje de corte es .7 V. Es .72 eV para silicio y el voltaje de corte es .3 V.

Cuando se forman ciertos cristales, los electrones se unen a los átomos en la red y no pueden servir como conductores a través del cristal, especialmente a bajas temperaturas. La conducción es posible si damos alguna excitación en forma de energía térmica o campo eléctrico. Si se alcanza suficiente energía, los electrones saltan de la banda de valencia a la banda de conducción. La diferencia de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción se denomina “brecha de banda de energía”. Es diferente para diferentes materiales. La brecha de banda para el germanio es mucho más baja que para el silicio. Básicamente, se necesita menos energía (proporcional al campo eléctrico o al voltaje) para impulsar el cristal hacia la conducción. Esto se traduce en un voltaje de “corte” más bajo para Ge en comparación con el Si.