I semiconduttori sono materiali con una conducibilità elettrica intermedia tra quella dei metalli (buoni conduttori) e quella degli isolanti (non conduttori). La loro resistività si colloca tra questi due estremi e può variare significativamente in base alla temperatura, alla luce, ai campi magnetici o all’aggiunta di piccole quantità di impurità. Questa capacità di modulare la resistività rende i semiconduttori fondamentali in numerose applicazioni elettroniche.
La peculiarità dei semiconduttori risiede nella loro struttura atomica e nel modo in cui gli elettroni si legano tra loro. A basse temperature, si comportano come isolanti, ma all’aumentare della temperatura, alcuni elettroni si liberano e permettono al materiale di condurre elettricità. L’aggiunta di impurità, un processo chiamato drogaggio, può incrementare notevolmente la conducibilità. Il drogaggio consente di controllare con precisione il numero di elettroni liberi e, di conseguenza, la conducibilità del materiale.
Diagramma della struttura atomica di un semiconduttore
I semiconduttori sono ampiamente utilizzati nella produzione di componenti elettronici come transistor, diodi, circuiti integrati (IC), sensori, LED e molti altri dispositivi. Il transistor, una delle invenzioni più importanti del XX secolo, è realizzato con semiconduttori e funge da interruttore, amplificatore e controllore nella maggior parte dei dispositivi elettronici moderni. I circuiti integrati, o chip, sono insiemi di milioni, persino miliardi, di transistor e altri componenti elettronici integrati su una piccola piastrina di semiconduttore.
Oggi, i semiconduttori sono alla base della maggior parte delle tecnologie moderne, dagli smartphone ai computer, dalle automobili ai sistemi di energia solare e alle apparecchiature medicali. L’industria dei semiconduttori è un settore globale da miliardi di dollari, con la partecipazione di numerose aziende e paesi in tutto il mondo. Il continuo sviluppo della tecnologia dei semiconduttori sta guidando l’innovazione e il progresso in molti settori diversi.
Lo sviluppo della tecnologia dei semiconduttori ha portato enormi cambiamenti nella società umana. Dai computer ingombranti dei primi anni ai dispositivi mobili compatti e potenti di oggi, i semiconduttori hanno contribuito in modo imprescindibile alla rivoluzione tecnologica. La miniaturizzazione e l’aumento delle prestazioni dei chip hanno permesso di creare dispositivi più piccoli, più veloci, più efficienti dal punto di vista energetico e con più funzionalità.
I semiconduttori svolgono anche un ruolo cruciale nello sviluppo di nuove tecnologie come l’intelligenza artificiale (IA), l’Internet delle cose (IoT) e la tecnologia 5G. L’IA si basa sulla capacità di elaborare enormi quantità di dati dei chip, mentre l’IoT connette miliardi di dispositivi tramite sensori e microprocessori realizzati con semiconduttori. La tecnologia 5G, con la sua velocità di trasmissione dati ultraveloce, dipende anch’essa dallo sviluppo di chip ad alte prestazioni. Il futuro della tecnologia continuerà ad essere plasmato dai progressi nel campo dei semiconduttori. I ricercatori sono costantemente alla ricerca di nuovi materiali e tecnologie per creare chip più potenti, più efficienti dal punto di vista energetico e in grado di elaborare informazioni più complesse.
