Semiconduttori, foto d'archivio (iStock)
Semiconduttori, foto d'archivio (iStock)

Milano, 19 agosto 2021: Cosa sono i semiconduttori? Dopo l'indiscrezione di Nikkei, secondo cui il colosso Toyota sarebbe pronto a tagliare il 40% della sua produzione globale a causa della sempre più accentuata carenza di semiconduttori per il settore automotive, in molti si sono fatti questa domanda.

Cosa sono i semiconduttori

I semiconduttori sono materiali che vantano caratteristiche intermedie tra conduttori e non conduttori di corrente elettrica: ad esempio i metalli come il rame risultano conduttori, mentre materiali come il legno no. I semiconduttori, a seconda di come vengono lavorati e dalle azioni esterne che ricevono – come quelle elettriche - possono comportarsi come conduttori o non conduttori: ciò li rende materiali ideali per i componenti della moderna elettronica, ponendoli alla base della “piramide”.

L’osservazione delle proprietà dei semiconduttori risale al diciannovesimo secolo, i primi ad accorgersi di fenomeni di questo tipo sono il fisico e chimico britannico Michael Faraday ed il fisico estone Thomas Seebeck. La scienza dei semiconduttori verrà poi sistematizzata e sviluppata nel Novecento.

Ci sono materiali come il silicio o il germanio che naturalmente presentano questa caratteristica, ma non vengono mai utilizzati come elementi puri: il materiale semiconduttore che viene creato non deriva mai da un elemento puro perché non risulta così efficiente nel modificare le sue proprietà. Dunque cosa si fa? Si introducono delle impurità in questi materiali – mediante una tecnica chiamata doping – nel reticolo cristallino, riuscendo così a estremizzare la capacità di oscillare tra la capacità di condurre o non condurre, in maniera controllata. Vi sono molte tecniche, più o meno complesse, per creare i semiconduttori, basate appunto sul doping del materiale di partenza. Per esempio si utilizza la luce ultravioletta con cui si disegna un circuito elettrico sul materiale stesso, poiché questa radiazione tende a modificare localmente le proprietà chimiche del materiale semiconduttore stesso.

Come già accennato questi materiali hanno un campo di applicazione vastissimo nella moderna tecnologia e non si limitano certo al settore dell’ automotive. I semiconduttori sono alla base della costruzioni di transistor, diodi e chip a microprocessore, ovvero architravi dell’attuale elettronica: da smartphone a televisori e pc, solo per fare qualche esempio.

Ma non è ancora finita: i semiconduttori, infatti, rivestono un ruolo fondamentale anche nella costruzione di microsensori come i MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) dispositivi riconosciuti come una delle tecnologie più promettenti del secolo, capaci di rivoluzionare sia il mondo industriale, sia quello dei prodotti di largo consumo e, come dice la sigla stessa, di dimensioni ridotte, anzi ridottissime che consentono di generare catene di sensori diffuse, capaci di raccogliere molte informazioni. Basandosi su questo tipo di sistemi, inoltre, si possono misurare diverse quantità fisiche, come l’accelerazione.

Concludendo è corretto affermare che l’applicazione dei semiconduttori è veramente vasta e duttile, nonché all’origine di tantissimi oggetti di uso quotidiano. E, per riannodare i fili e tornare al settore dell’automotive, un esempio calzante sono gli airbag: è proprio grazie agli accelerometri MEMS capaci di “sentire” l’impatto che scattano i meccanismi di protezione.