Cos'è semiconduttori?

Semiconduttori

I semiconduttori sono materiali con una conduttività elettrica intermedia tra quella dei metalli (buoni conduttori) e degli isolanti. Questa caratteristica li rende fondamentali per la realizzazione di dispositivi elettronici come transistor, diodi e circuiti integrati.

Caratteristiche principali:

• Conduttività variabile: La conduttività dei semiconduttori può essere controllata variando la temperatura, la luce, il campo elettrico o l'aggiunta di impurità (drogaggio).
• Gap di energia: Hanno un band gap di energia che separa la banda di valenza (dove risiedono gli elettroni a bassa energia) dalla banda di conduzione (dove gli elettroni possono muoversi liberamente e condurre corrente). L'ampiezza di questo gap determina la conduttività del materiale.
• Materiali comuni: I semiconduttori più comunemente utilizzati sono il silicio (Si) e il germanio (Ge). Esistono anche semiconduttori composti, come il gallio arseniuro (GaAs).

Drogaggio:

Il drogaggio è il processo di aggiunta controllata di impurità a un semiconduttore intrinseco per modificarne le proprietà elettriche. Ci sono due tipi principali di drogaggio:

• Drogaggio di tipo N: Aggiunge impurità che hanno più elettroni di valenza del semiconduttore (es. fosforo nel silicio). Questo crea un eccesso di elettroni liberi, aumentando la conduttività.
• Drogaggio di tipo P: Aggiunge impurità che hanno meno elettroni di valenza del semiconduttore (es. boro nel silicio). Questo crea "lacune" (vuoti di elettroni) che si comportano come portatori di carica positivi, aumentando la conduttività.

Applicazioni:

I semiconduttori sono alla base di una vasta gamma di tecnologie moderne, tra cui:

• Elettronica di consumo: Computer, smartphone, televisori, console di gioco.
• Elettronica di potenza: Inverter, convertitori DC-DC, alimentatori.
• Energia solare: Celle fotovoltaiche.
• Sensori: Sensori di temperatura, pressione, luce.
• Telecomunicazioni: Amplificatori, modulatori, demodulatori.

Tipologie di semiconduttori:

• Elementali: Composti da un singolo elemento (es. silicio, germanio).
• Composti: Composti da due o più elementi (es. gallio arseniuro, silicio carburo).
• Organici: Basati su materiali organici (polimeri, piccole molecole).