首先，硅不是制造半导体所必需的，甚至也不是制造半导体器件所必需的。第一个商业上成功的晶体管是锗，在晶体管出现之前，其他半导体材料（例如硒、氧化铜等）被用于制造整流器。除此之外，还有大量其他可用的半导体材料（如砷化镓）——有些甚至是商业化的。

其次，对于什么使半导体在半导体器件中工作存在特定的限制。完整的处理涉及到它的量子物理学，我既不倾向于，也不完全合格，也没有空间在这里充分描述。然而，基本上，半导体器件之所以起作用，是因为材料中存在的电子的可用状态是分开的。这导致了术语“价带”、“导带”和“带隙”。您需要一种支持不同价带和导带的材料，并且可以调整为 P 型或 N 型。所有的半导体材料都是这样做的。

元素镓具有重叠的导带和价带，因此它是一种金属。它可以是半导体的一部分，但它不是半导体。元素磷的导带和价带相距很远，以至于它是绝缘体。它可以是半导体的一部分，但它不是半导体。

PN结需要半导体。这是一种介于导体和绝缘体之间的“中间”材料。这不仅仅是因为它的导电性不如金属。材料中的载流子（电子和空穴）被限制在不同的能级（想想建筑物的地板）。PN 结还需要两组明显不同的电平。

此外，需要的不仅仅是“连接”。晶体结构需要在结上是连续的，否则能级将“扩展”，并且不会发生所需的行为（仅在一个方向上传导）。

请注意，不仅硅是一种实用的半导体——锗也是。半导体也由砷化镓制成（如 LED）；氮化镓（GaN - 用于 5G 手机发射器等高频射频电路）碳化硅（SiC - 常用于电动汽车驱动电机），甚至金刚石用于极高温电路。

从根本上说，您需要一种结晶的非金属（因此具有不同的能级），这些能级之间的间隔不是太大（以便实际水平的电流可以流动）；不能太小（否则会流过太多电流——锗在这个范围内）；并且对于掺杂（改变能级）是实用的。硅非常适合这一点——它很丰富（成本很低）；易于纯化；健壮（强）；易于掺杂，但化学性质相当惰性。

自 1920 年代以来一直使用半导体整流器。通常使用氧化铜或硒

金属整流器由不同金属制成的类似垫圈的圆盘组成，要么是铜（带有氧化层以提供整流），要么是镀有硒的钢或铝。圆盘通常由间隔套隔开以提供冷却。

它不是。而磷，以其同素异形体的形式称为黑磷，实际上是一种半导体，可以使用；问题是它很贵。

黑磷（BP）是一种新型的二维（2D）层状半导体材料，由于其突出的载流子迁移率、厚度相关的直接带隙和面内各向异性物理特性，自 2014 年以来引起了极大的关注。BP 被认为是一种很有前途的材料，可用于许多应用，例如晶体管、光子学、光电子学、传感器、电池和催化。然而，BP的发展受到其在环境条件下的不稳定性以及缺乏合成大面积和高质量二维纳米薄膜的方法的阻碍。