Un transistor au germanium est une variante d’un transistor standard construit sur l’élément silicium, où, à la place, un alliage silicium-silicium-germanium est couramment utilisé pour augmenter la vitesse de transmission des signaux électriques. La vitesse des composants électriques individuels s’additionne sous forme d’agrégat et, par conséquent, un réseau de transistors au germanium peut augmenter considérablement la vitesse de traitement d’un circuit. Le transistor au germanium est antérieur aux conceptions standard au silicium, et ils étaient couramment utilisés dans les années 1950 et 60. Leur vitesse de débit ou leur tension de coupure inférieure est supérieure au silicium, mais, aujourd’hui, ils n’ont que des applications spécialisées.
Les transistors semi-conducteurs au germanium et au silicium sont également alliés à de l’indium, du gallium ou de l’aluminium, et ont été utilisés en remplacement d’une autre alternative aux réseaux de transistors en silicium pur, ceux construits sur l’arséniure de gallium. Dans les applications de cellules solaires, le germanium et l’arséniure de gallium sont utilisés ensemble car ils ont des motifs de réseau cristallin similaires. Les applications optiques sont un lieu courant où un transistor au germanium est utilisé maintenant, en partie parce que le métal germanium pur est transparent au rayonnement infrarouge.
Les alliages de germanium offrent des taux de transmission améliorés dans les circuits à grande vitesse par rapport au silicium, mais ils ne sont pas sans inconvénients. La plupart des propriétés d’un transistor au germanium sont inférieures à celles d’un transistor au silicium standard, y compris la distribution de puissance maximale qu’ils offrent, à environ 6 watts contre plus de 50 watts pour le silicium, et des niveaux inférieurs de gain de courant et de fréquences de fonctionnement. Le transistor au germanium a également une mauvaise stabilité de température par rapport au silicium. À mesure que la température augmente, ils laissent passer plus de courant, entraînant éventuellement leur épuisement, et les circuits doivent être conçus pour empêcher cette possibilité.
L’un des plus gros inconvénients d’un transistor au germanium est qu’il affiche des fuites de courant en raison de la tendance du germanium à développer des dislocations vis. Ce sont de fines excroissances de la structure cristalline, appelées moustaches, qui, avec le temps, peuvent court-circuiter un circuit. Une fuite de courant de plus de 10 micro-ampères peut être une méthode pour déterminer qu’un transistor est construit sur une base de germanium au lieu de silicium.
Comparé au silicium, le germanium est un métal rare et coûteux à extraire. Alors que le silicium est facile à obtenir sous forme de quartz sous forme brute, le processus de raffinage du silicium de qualité semi-conducteur (SGS) est toujours très technique. Néanmoins, il ne présente pas les risques pour la santé que le germanium fait, où il a été démontré que le germanium et l’oxyde de germanium produits dans le processus de raffinage ont des effets neurotoxiques sur le corps.
Bien que le germanium soit principalement utilisé comme transistors dans les cellules solaires et les applications optiques, la diode au germanium est également utilisée comme composant électrique en raison de sa tension de coupure inférieure d’environ 0.3 volt contre 0.7 volt pour les diodes au silicium. Cet avantage unique des composants semi-conducteurs en germanium en fait une cible pour l’incorporation dans les futurs composants à grande vitesse, tels que le transistor silicium-germanium carbone. De tels transistors offrent les niveaux de transmission de bruit les plus bas et sont les mieux adaptés aux applications radiofréquences pour les oscillateurs, la transmission de signaux sans fil et les amplificateurs. Cela reflète le fait que l’une des premières utilisations des composants en germanium il y a des décennies était la conception radio.