Silicium heeft de voorkeur boven germanium, voornamelijk vanwege de superieure thermische stabiliteit en het bredere bereik van de bedrijfstemperatuur. Siliciumhalfgeleiders zijn bestand tegen hogere temperaturen in vergelijking met germanium zonder noemenswaardige prestatievermindering. Deze eigenschap is cruciaal voor halfgeleiderapparaten die worden gebruikt in verschillende toepassingen waarbij betrouwbaarheid en een lange levensduur essentieel zijn, zoals in geïntegreerde schakelingen (IC’s), zonnecellen en vermogenselektronica. Bovendien heeft silicium een betere mechanische sterkte en is het minder gevoelig voor door mechanische spanning veroorzaakte storingen in vergelijking met germanium, waardoor het geschikter is voor massaproductie en diverse halfgeleidertoepassingen.
Silicium en germanium worden voornamelijk gebruikt als halfgeleiders vanwege hun atomaire structuren, waardoor ze geschikt zijn voor het regelen van de elektrische geleidbaarheid. Beide elementen hebben een kristallijne structuur waardoor ze onder bepaalde omstandigheden elektriciteit kunnen geleiden, bijvoorbeeld wanneer ze worden gedoteerd met specifieke onzuiverheden om p-type en n-type halfgeleidermaterialen te creëren. Deze eigenschap vormt de basis van halfgeleiderapparaten zoals diodes, transistors en geïntegreerde schakelingen, die fundamentele componenten zijn in de moderne elektronica. Het vermogen om de geleidbaarheid selectief te regelen door middel van doping, maakt silicium en germanium onmisbaar bij de productie van halfgeleiders.
Silicium heeft de voorkeur boven germanium in fotodetectoren en fotovoltaïsche apparaten (PV), voornamelijk vanwege de lagere gevoeligheid voor temperatuurvariaties en een betere reactie op infrarode golflengten. Op silicium gebaseerde fotodetectoren en zonnecellen vertonen een hogere efficiëntie en stabiliteit over een groter temperatuurbereik vergeleken met germanium. Dit voordeel is van cruciaal belang voor toepassingen waarbij consistente prestaties onder wisselende omgevingsomstandigheden essentieel zijn, zoals bij het oogsten van zonne-energie en bij optische communicatiesystemen. Bovendien is silicium overvloedig aanwezig, kosteneffectief en compatibel met bestaande halfgeleiderfabricageprocessen, waardoor het praktischer wordt voor de grootschalige productie van fotonische apparaten.
De belangrijkste nadelen van germanium in vergelijking met silicium zijn onder meer een lagere thermische stabiliteit, een kleiner bereik van de bedrijfstemperatuur en hogere productiekosten. Germaniumhalfgeleiders zijn gevoeliger voor thermische uitschakeling bij hogere temperaturen, waardoor hun toepassing in apparaten met hoog vermogen en in omgevingen die een betrouwbare werking gedurende langere perioden vereisen, wordt beperkt. Bovendien is germanium minder overvloedig aanwezig en duurder om te raffineren en te verwerken in vergelijking met silicium, wat de haalbaarheid ervan voor brede toepassing in de halfgeleiderproductie beïnvloedt. Deze factoren dragen bij aan de dominantie van silicium in de halfgeleiderindustrie, ondanks het eerdere historische gebruik van germanium.
Germanium vertoont een hogere elektrische geleidbaarheid dan silicium, voornamelijk vanwege de kleinere bandafstand en de hogere intrinsieke dragerconcentratie bij kamertemperatuur. Intrinsieke dragerconcentratie verwijst naar het aantal vrije elektronen en gaten dat beschikbaar is voor geleiding in een halfgeleidermateriaal zonder externe dotering. Door de smallere bandafstand van Germanium kunnen bij kamertemperatuur meer elektronen van de valentieband naar de geleidingsband bewegen, wat resulteert in een hogere geleidbaarheid vergeleken met silicium. Deze eigenschap maakt germanium geschikt voor bepaalde gespecialiseerde toepassingen waarbij een hoge geleidbaarheid en unieke elektronische eigenschappen voordelig zijn, ondanks de beperkingen ervan in vergelijking met silicium in de reguliere halfgeleidertechnologie.