Ein Germaniumtransistor ist eine Variation eines Standardtransistors, der auf dem Element Silizium aufgebaut ist, wobei stattdessen üblicherweise eine Silizium-Silizium-Germanium-Legierung verwendet wird, um die Übertragungsgeschwindigkeit elektrischer Signale zu erhöhen. Die Geschwindigkeit einzelner elektrischer Komponenten summiert sich als Summe, und daher kann ein Germanium-Transistor-Array die Verarbeitungsgeschwindigkeit einer Schaltung erheblich erhöhen. Der Germanium-Transistor ist älter als Standard-Silizium-Designs und wurde in den 1950er und 60er Jahren häufig verwendet. Ihre Durchsatzgeschwindigkeit oder niedrigere Grenzspannung ist Silizium überlegen, aber heute finden sie nur noch spezielle Anwendungen.
Halbleiter-Germanium-Silizium-Transistoren werden auch mit Indium, Gallium oder Aluminium legiert und als Ersatz für eine andere Alternative zu reinen Silizium-Transistor-Arrays verwendet, die auf Gallium-Arsenid aufgebaut sind. Bei Solarzellenanwendungen werden Germanium und Gallium-Arsenid zusammen verwendet, da sie ähnliche Kristallgittermuster aufweisen. Optikanwendungen sind ein üblicher Ort, an dem jetzt ein Germaniumtransistor verwendet wird, teilweise weil reines Germaniummetall für Infrarotstrahlung transparent ist.
Germaniumlegierungen bieten gegenüber Silizium verbesserte Übertragungsraten in Hochgeschwindigkeitsschaltungen, sind jedoch nicht ohne Nachteile. Die meisten Eigenschaften eines Germaniumtransistors liegen unter denen eines Standard-Siliziumtransistors, einschließlich der maximalen Leistungsverteilung, die er bietet, bei etwa 6 Watt gegenüber über 50 Watt bei Silizium und niedrigeren Stromverstärkungs- und Betriebsfrequenzen. Der Germaniumtransistor weist im Vergleich zu Silizium auch eine schlechte Temperaturstabilität auf. Wenn die Temperatur steigt, lassen sie mehr Strom durch, was schließlich zum Durchbrennen führt, und Schaltkreise müssen so ausgelegt sein, dass diese Möglichkeit verhindert wird.
Einer der größten Nachteile eines Germaniumtransistors besteht darin, dass er aufgrund der Tendenz von Germanium, Schraubenversetzungen zu entwickeln, einen Leckstrom aufweist. Dies sind feine Auswüchse der kristallinen Struktur, bekannt als Whisker, die im Laufe der Zeit einen Stromkreis kurzschließen können. Ein Leckstrom von über 10 Mikroampere kann ein Verfahren sein, um festzustellen, ob ein Transistor auf einer Germanium- statt auf einer Siliziumbasis aufgebaut ist.
Im Vergleich zu Silizium ist Germanium ein seltenes und teures Metall, das abgebaut werden muss. Während Silizium als Rohquarz leicht zu gewinnen ist, ist die Raffination von SGS (Halbleitersilizium) noch ein hochtechnischer Prozess. Dennoch stellt es nicht die Gesundheitsgefahren von Germanium dar, wo Germanium und Germaniumoxid, die im Raffinationsprozess hergestellt werden, nachweislich neurotoxische Wirkungen auf den Körper haben.
Obwohl Germanium hauptsächlich als Transistoren in Solarzellen und optischen Anwendungen verwendet wird, wird die Germaniumdiode aufgrund ihrer niedrigeren Grenzspannung von etwa 0.3 Volt gegenüber 0.7 Volt für Siliziumdioden auch als elektrisches Bauteil verwendet. Dieser einzigartige Vorteil von Germanium-Halbleiterbauelementen macht sie zu einem Ziel für den Einbau in zukünftige Hochgeschwindigkeitsbauelemente, wie beispielsweise den Silizium-Germanium-Kohlenstoff-Transistor. Solche Transistoren bieten die niedrigsten Rauschübertragungspegel und eignen sich am besten für Hochfrequenzanwendungen für Oszillatoren, drahtlose Signalübertragung und Verstärker. Dies spiegelt die Tatsache wider, dass eine der ursprünglichen Verwendungen für Germaniumkomponenten vor Jahrzehnten im Radiodesign lag.