Halvledere

 “Jeg tror, problemet var murstenene. De var enten for bløde eller for skrøbelige! Lersten på den tid var ikke særligt gode, som du kan forestille dig,” sagde Max og så på klokketårnet.

“Det er ikke tilfældet her. Bygningen er ikke engang bygget af mursten! Den er lavet af marmor, og det var for tungt og jorden for blød ifølge guiden,” sagde Lily og viste ham sin skærm, hvor et hologram af en italiensk historieprofessor talte. “Murstenene er fine. De er vor civilisations byggesten... bogstaveligt talt!”

“Virkelig? Mursten? Er det, hvad du anser som vores civilisations byggesten?” Max lo. “Hvad er det så?” spurgte Lily. “Stål? Træ? Et avanceret materiale? En underlig legering?”

“Altså, se dig omkring! Hvad ser du?” sagde Max. Lily så sig omkring og så Tårnet i Pisa, katedralen, Piazza del Duomo, alle bygningerne… de var lavet af mursten eller marmor. Max bad hende så kigge på folk omkring dem. Alle turisterne var udstyret med forskellige typer af kameraer, mobiltelefoner, tablets, phablets og alle mulige elektroniske dimser.

“Og hvad så? Elektronik er byggestenen?” Alle elektroniske apparater er lavet af kredsløb; transistorer, chips, dioder, resistorer. Og de er alle bygget omkring et materiale med en konduktivitet, der kan tunes, en halvleder.

En leder, som navnet antyder, er et materiale, der leder strøm, hvilket betyder, at det tillader den elektriske strøm at flyde gennem det, mens en isolator er det modsatte: den leder ikke strøm. Dette sker, fordi ledere har frie elektroner i deres struktur, der flyder frit, mens isolatorer ikke har.  Ledere inkluderer materialer som sølv eller kobber (metaller), mens isolatorer inkluderer glas og papir.

En halvleder står i midten: den kan lede strøm, afhængig af forholdene omkring den, eller den kan ikke. Vi kan nemt ændre konduktiviteten på en halvleder ved at modificere antallet af frie elektroner, den indeholder, ved at varme den op, oplyse den eller ændre det elektriske felt omkring den.  Opvarmning af halvlederen gør elektronen i stand til at bryde fri og bevæge sig frit mellem atomerne, deraf termen ‘frie elektroner’.

Nogle af de mest kendte halvledere er silicium og germanium.

Halvledere er byggestenene i alle elektroniske apparater, analoge og digitale, som dioder, transistorer, solceller, LED’er og displays, integrerede kredsløb, sensorer. Forestil dig en verden uden elektroniske chips: ingen radio eller TV, ingen computere, ingen videospil, ingen mobiltelefoner eller tablets, intet elektronisk lægeudstyr, ingen avancerede instrumenttavler i biler eller fly… det er en verden uden halvledere.

“Ok, så halvledere er vor verdens byggesten? Det betyder germanium og silicium? Har du hørt om Silicon Valley, Silicon Glen osv.? De skal være super high-tech steder.” 

“Faktisk er det ikke kun silicium eller germanium. Der er mange flere halvledende materialer, og de indeholder alle spor af andre elementer som bor eller fosfor. Disse additioner ændrer antallet af frie elektroner. Kombinationer er gode.” Denne tanke ledte ham underbevidst til at kombinere den berømte italienske gelato med chips. Han bestilte vanille med chokoladechips med et stort smil.

“Hvor mange frie elektroner er der i din is?” drillede Lily ham.

“Gelato kunne være min kostplans byggesten!” svarede Max med munden fuld.