I semiconduttori sono materiali che hanno una conduttività elettrica intermedia tra conduttori (come i metalli) e isolanti (come la ceramica). I semiconduttori sono componenti essenziali nell’elettronica moderna, che servono come base per microprocessori, transistor e altri dispositivi elettronici.
In questo articolo esploreremo le basi dei semiconduttori, comprese le loro proprietà, tipi e applicazioni.
Proprietà dei semiconduttori
La conducibilità elettrica dei semiconduttori può essere controllata mediante drogaggio, che è il processo di aggiunta intenzionale di impurità al materiale semiconduttore. I due droganti più comuni sono il boro e il fosforo. Il boro è un drogante di tipo p, nel senso che crea un semiconduttore con un vettore di carica positivo (buco), mentre il fosforo è un drogante di tipo n, nel senso che crea un semiconduttore con un vettore di carica negativo (elettrone).
I semiconduttori hanno anche un bandgap, che è l’energia richiesta per spostare un elettrone dalla banda di valenza (dove è legato a un atomo) alla banda di conduzione (dove è libero di muoversi e condurre elettricità). Questo bandgap determina l’energia minima richiesta per eccitare un elettrone nel semiconduttore e creare un flusso di corrente.
Tipi di semiconduttori
Esistono due tipi principali di semiconduttori: intrinseci ed estrinseci.
I semiconduttori intrinseci sono semiconduttori puri senza drogaggio intenzionale. I semiconduttori intrinseci hanno una conduttività limitata e possono condurre elettricità a temperatura ambiente solo in presenza di impurità o altri fattori esterni. Il silicio e il germanio sono semiconduttori intrinseci comuni.
I semiconduttori estrinseci sono drogati con impurità per migliorare la loro conduttività elettrica. I semiconduttori estrinseci più comuni sono i semiconduttori di tipo n e di tipo p.
Applicazioni dei semiconduttori
I semiconduttori sono la base dell’elettronica moderna e hanno una vasta gamma di applicazioni, tra cui:
- Microprocessori: i microprocessori sono il cervello dei computer moderni e sono costituiti da milioni di transistor che si affidano a semiconduttori per controllare il flusso di elettricità.
- Transistor: i transistor sono interruttori elettronici che utilizzano semiconduttori per controllare il flusso di elettroni. I transistor sono utilizzati in un’ampia gamma di applicazioni, inclusi amplificatori, oscillatori e circuiti digitali.
- Celle solari: le celle solari sono costituite da semiconduttori che convertono l’energia luminosa in energia elettrica. Le celle solari sono comunemente utilizzate nei pannelli solari per generare elettricità.
- Diodi emettitori di luce (LED): i LED sono semiconduttori che emettono luce quando viene applicata una corrente. I LED sono utilizzati in un’ampia gamma di applicazioni, tra cui illuminazione, display e comunicazioni.
- Sensori: i semiconduttori possono essere utilizzati come sensori per rilevare variazioni di temperatura, pressione o altri fattori ambientali.
I semiconduttori sono un componente essenziale dell’elettronica moderna, che funge da base per microprocessori, transistor e altri dispositivi elettronici. I semiconduttori hanno proprietà uniche che consentono di controllare la loro conduttività elettrica e possono essere drogati per migliorarne la conduttività. L’ampia gamma di applicazioni per i semiconduttori è una testimonianza della loro versatilità e importanza nella tecnologia moderna.
