Halfgeleiders

“Ik denk dat het probleem bij de bakstenen lag. Ofwel waren ze te zacht, ofwel te broos! Bakstenen uit klei waren in de tijd niet echt goed, dat kan je je wel voorstellen,” zie Max terwijl hij opkeek naar de klokkentoren.

“Dit is hier niet het geval. Dit gebouw is zelfs niet gebouwd met bakstenen. Het is gemaakt van marmer en het was te zwaar en de ondergrond te zacht, zo staat er in de gids,” zei Lily en toonde hem haar scherm waarop een hologram van een Italiaanse professor geschiedenis uitleg stond te geven. “De bakstenen zijn OK. Zij zijn de bouwstenen van onze beschaving … letterlijk!”

“Echt? Bakstenen? Die beschouw jij als de bouwstenen van onze beschaving? Max lachte. “Wat is het dan?” vroeg Lily. “Staal? Hout? Een geavanceerd materiaal? Eén of andere vreemde legering?”

“Kijk gewoon rond! Wat zie je?” zei Max. Lily keek om zich heen en zag de Toren van Pisa, de kathedraal, het Piazza del Duomo, al die gebouwen… ze waren allemaal gebouwd met baksteen of marmer. Max vroeg haar om naar de mensen te kijken. Alle toeristen liepen rond met één of andere camera, met GSM’s, tablets, smartphones en allerlei soorten elektronische spulletjes.

“Wat bedoel je nu? Dat elektronica de bouwsteen is?” Alle elektronische apparaten zijn opgemaakt uit stroomkringen; transistors, chips, diodes, weerstanden. En ze zijn allemaal opgebouwd rond een materiaal met een geleidingsvermogen dat kan afgestemd worden, een halfgeleider.

Een geleider, zoals zijn naam al zegt, is een materiaal dat stroom geleidt, dit betekent dat het toelaat dat er elektrische stroom doorstroomt, terwijl een isolator het omgekeerde doet: het geleidt geen stroom. Dit gebeurt omdat geleiders opgebouwd zijn uit vrije elektronen die vrij bewegen, terwijl dit bij isolators niet zo is. Geleiders zijn materialen zoals zilver en koper (metalen), isolators zijn bijvoorbeeld glas en papier.

Een halfgeleider bevindt zich ergens halverwege: hij kan stroom leiden, afhankelijk van de omstandigheden, of hij kan dit niet doen. We kunnen gemakkelijk het geleidingsvermogen van een halfgeleider veranderen door het aantal vrije elektronen die hij bevat te veranderen, door, bijvoorbeeld, hem te verwarmen, te verlichten, of door het elektrische veld errond te veranderen. Een halfgeleider verwarmen, laat de elektronen toe om uit te breken en zich vrij te bewegen tussen de atomen, vandaar de term ‘vrije elektronen’.

Enkele van de meest bekende halfgeleiders zijn silicium en germanium.

Halfgeleiders zijn de bouwstenen van alle elektronische apparaten, zowel analoog als digitaal, zoals bijvoorbeeld diodes, transistors, zonnecellen, Ledlampen en schermen, geïntegreerde stroomkringen, sensoren. Stel je een wereld voor zonder elektronische chip: geen radio of TV, geen computers, geen videospelletjes, geen GSM of tablet, geen medisch elektronische toestellen, geen geavanceerde controlepanelen in auto’s en vliegtuigen… dit is een wereld zonder halfgeleiders.

“OK, dus halfgeleiders zijn de bouwstenen van deze wereld? Germanium en silicium? Ooit gehoord van Silicon Valley, Silicon Glen of zo? Dit zijn super hoog-technologische plaatsen.”

“Eigenlijk zijn het niet alleen silicium of germanium. Er zijn veel meer halfgeleidende materialen en allemaal bevatten ze sporen van andere elementen zoals borium of fosfor. Deze toevoegingen veranderen het aantal vrije elektronen. Het is goed dat er combinaties zijn.” Deze gedachte leidde hem onbewust naar de combinatie van het welbekende Italiaanse ijs met chips. Met een brede glimlach bestelde hij vanille met chocoladechips.

“Hoeveel vrije elektronen zitten er in je ijsje?” plaagde Lily hem.

“Ijs zou de bouwsteen kunnen zijn van mijn dieet!” antwoordde Max haar met volle m