La materia e i semiconduttori

Nella pagina dedicata alla fisica abbiamo guardato la materia dal marciapiede, come si guarda una casa passando in strada, ne abbiamo stimato le fondamenta con numeri che stanno in una calcolatrice, il diametro dell'atomo, la carica dell'elettrone, la lentezza della deriva dentro un filo di rame, e adesso varchiamo la porta di quella casa e scendiamo nella materia stessa, perché il modo in cui ogni materiale tratta i propri elettroni decide se diventerà il filo che porta la corrente alla tua scrivania, la guaina di plastica che ti protegge dallo scosso, o il cuore minuscolo di un processore che esegue miliardi di conti al secondo, e questa pagina racconta proprio questo viaggio, dai legami chimici che tengono uniti gli atomi fino al silicio drogato che ha inventato l'era digitale, con la promessa mantenuta di toccare ogni cosa con le mani nella parte finale.

Il filo conduttore che attraversa tutta la pagina è una scoperta semplice e potente, ed è che la proprietà elettrica di un materiale dipende esclusivamente da come sono disposti gli elettroni dell'orbita più esterna, perché quelli interni sono tenuti così saldi dal nucleo da restare spettatori anche sotto le spinte più decise, mentre gli esterni vivono al confine tra il proprio atomo e il mondo, e per questo la pagina procede per gradi, richiamando l'atomo che conosciamo, raccontando i tre legami chimici con cui gli atomi si sistemano tra loro, costruendo il modello del gas di elettroni che spiega il rame, classificando i materiali di casa in tre famiglie, e arrivando infine al silicio, alle sue bande di energia, al drogaggio e alla giunzione che lavora come una valvola, perché da quella valvola nasceranno diodi, pannelli solari, LED e transistor.

Riprendiamo in mano l'atomo che la pagina della fisica ci ha consegnato, un edificio dal diametro di circa dieci alla meno dieci metri, la decima parte di un miliardesimo di metro, con un nucleo centrale di protoni caricati positivamente e neutroni privi di carica, largo appena dieci alla meno quindici metri e quindi centomila volte più piccolo dell'edificio intero, e con gli elettroni, particelle di carica negativa da 1,6 per dieci alla meno diciannove coulomb e massa quasi duemila volte inferiore a quella del protone, che occupano zone di probabilità invece di girare su orbite precise come i pianeti, zone che la tradizione continua a chiamare orbite, e per i nostri scopi conta ricordare che queste zone si dispongono a gusci concentrici intorno al nucleo, ognuno capace di ospitare un numero fisso di elettroni, con il primo guscio che se ne contenta di due e i gusci successivi che ne accolgono fino a otto, secondo una regola che i chimici chiamano regola dell'ottetto e che i libri di radio raccontano come il principio elementare di tutta la costruzione.

La scoperta che decide tutto il resto della pagina riguarda proprio questi gusci, ed è che gli elettroni più interni sono legati al nucleo con una forza così robusta da restarsene al proprio posto qualunque cosa accada intorno, mentre l'ultimo guscio, quello più esterno, obbedisce a regole molto più elastiche, e un elettrone che occupa quel posto sente la carica del proprio nucleo attenuata dallo schermo degli elettroni sottostanti, così il suo legame diventa delicato e facile da rompere con una spinta esterna, e la chimica e l'elettronica leggono proprio questa pagina, perché sono gli elettroni dell'orbita esterna, chiamati elettroni di valenza, a stabilire con chi l'atomo si lega, quanto forte resiste, e se il materiale che ne nasce conduce la corrente oppure la blocca, e avrai già intuito che la differenza tra il rame e il vetro si nasconde proprio in quel guscio esterno.

Per capire come si comportano gli elettroni di valenza conviene seguire gli atomi mentre si legano tra loro, e il primo tipo di legame si chiama ionico, dalla parola ione che indica un atomo caricato elettricamente, e nasce quando un atomo con un solo elettrone esterno, come il sodio, incontra un atomo che per completare il proprio guscio ne manca di preciso uno, come il cloro, perché il sodio regala il suo elettrone di troppo e diventa uno ione positivo, il cloro lo accoglie e diventa uno ione negativo, e le due cariche opposte si attraggono saldando i due ioni in un cristallo regolare, che è esattamente il sale da cucina, e il particolare da tenere a mente è che il cristallo è un isolante perfetto perché tutti gli elettroni sono impegnati in legami stabili, mentre lo stesso sale sciolto nell'acqua conduce, dato che l'acqua separa gli ioni e li lascia migrare portando la carica con sé.

Il secondo tipo di legame si chiama covalente e si basa sulla condivisione, come due persone che stringono la stessa mano contemporaneamente, perché atomi che da soli non raggiungono l'obiettivo di otto elettroni esterni possono mettere in comune i propri elettroni di valenza con i vicini, così l'idrogeno, che possiede un solo elettrone e un solo guscio che si accontenta di due, condivide la coppia con un secondo atomo di idrogeno formando la molecola del gas che riempie i palloncini, e il silicio con il germanio, che possiedono quattro elettroni di valenza, condividono ciascuno i propri quattro con quattro vicini disposti a formare una piccola piramide, generando un cristallo ordinatissimo nel quale ogni atomo conta otto elettroni condivisi pur possedendone solo quattro di propri, e questa architettura ordinata tornerà decisiva quando ragioneremo sulle bande di energia.

Il terzo legame è il regno del metallo e ha un carattere completamente diverso, perché quando gli atomi di un metallo si riuniscono liberano proprio gli elettroni di valenza in una nube comune che appartiene all'intero pezzo di metallo, mentre gli atomi restano come ioni positivi immersi in quel mare, e questa nube condivisa spiega insieme il lustro dei metalli, che riflettono la luce proprio perché gli elettroni liberi la rilanciano, la malleabilità, cioè la capacità di essere battuti e stirati senza spezzarsi, perché le file di ioni possono scivolare l'una sull'altra e la nube le tiene comunque saldate, e soprattutto spiega la conducibilità, dato che gli elettroni rilasciati nella nube sono liberi di vagare per tutto il materiale, pronti a rispondere alla spinta di una batteria, e il rame in particolare offre quasi un elettrone libero per ogni atomo, come annotano i libri di radio con la massima tranquillità.

Il modello che descrive questa situazione si chiama gas di elettroni e lo abbiamo già incontrato nella pagina della fisica, ma qui vale la pena di riconsiderarlo con i suoi numeri, perché nel rame gli elettroni liberi raggiungono la densità di ottantacinquemila miliardi di miliardi per ogni centimetro cubo, una folla inimmaginabile che però si comporta in modo disciplinato, dato che ogni elettrone vive una traiettoria caotica urtando gli ioni del reticolo e cambiando direzione milioni di volte al secondo, e quando una batteria esercita la sua spinta la folla intera scivola verso il polo positivo con una deriva ordinata lenta da commuovere, spesso qualche frazione di millimetro al secondo, come una fiumana di corsisti schierati che procede con passo misurato pur essendo ogni corsitore velocissimo, e la notizia importante è che la spinta viaggia lungo il filo quasi alla velocità della luce, molto prima di qualunque singolo elettrone, così il segnale arriva sempre puntuale anche quando i portatori fanno fatica.

Con queste premesse possiamo finalmente classificare i materiali che tocchi ogni giorno, e la prima famiglia è quella dei conduttori, dove il rame regna con una conducibilità di circa sessanta milioni di siemens al metro, l'argento fa appena meglio con poco più di sessantatré milioni e costa troppo per i fili comuni, e l'alluminio li segue da vicino portando la corrente delle linee elettriche aeree, la seconda famiglia è quella dei materiali resistivi, cioè conduttori cattivi come la grafite delle matite e le leghe di nichel e cromo del filo rovente del tostapane, che conducono appena quanto basta a scaldarsi senza bruciare, e la terza famiglia è quella degli isolanti, dove il vetro si ferma intorno a un bilionesimo di siemens al metro e la plastica, il legno secco, l'aria e l'olio marciano nella stessa direzione, un divario di oltre undici ordini di grandezza che spiega perché il cavo della lampada abbia un'anima di rame e una pelle di plastica, e spiega anche perché la forchetta lasciata nella pentola bollente scaldi la mano solo per metallo.

Fino a qui la storia potrebbe sembrare completa, con il mondo diviso in tre famiglie ben nette e ogni oggetto di casa assegnato alla propria, eppure con soli conduttori e isolanti l'umanità avrebbe costruito filamenti, interruttori e tostapane, e basta, perché mancherebbe l'ingrediente che rende possibile l'elettronica, cioè un materiale la cui conduttività possa essere comandata dall'esterno con precisione, sfumata a piacere e commutata tra due stati distinti, e la natura, con la discrezione che contraddistingue le sue invenzioni migliori, aveva nascosto questo materiale nella stessa colonna della tavola periodica che ospita il carbonio, sotto il nome di silicio e di germanio, e la parte che resta della pagina è dedicata a loro due, al modo in cui imparano a comandare la corrente, e alle conseguenze di questo dominio che riempiono oggi le tasche, le case e le stazioni orbitanti del pianeta.

I semiconduttori devono il nome alla posizione intermedia, conducono meno dei metalli e più degli isolanti, ma la loro vera dote è un'altra, ed è che la conduttività dipende fortemente da temperatura, luce e impurità, il che li rende materiali comandabili, e storicamente il primo a essere domato fu il germanio, isolato nel 1886 dal chimico tedesco Winkler proprio dove Mendeleev, costruendo la tavola periodica, aveva previsto l'esistenza di un ekasilicio anni prima, e il germanio era il più facile da purificare, così il primo transistor della storia, costruito nel 1947 nei laboratori Bell da Bardeen, Brattain e Shockley, era un pezzo di germanio, ma il silicio vinse la sfida industriale, perché è il secondo elemento più diffuso della crosta dopo l'ossigeno, sopporta temperature più alte senza perdere il controllo, e il suo ossido naturale costituisce un isolante perfetto per costruire i chip, quei pezzetti di silicio che racchiudono i circuiti di oggi.

Per capire come ragionano questi materiali serve un'idea chiamata modello delle bande, che immagina l'energia degli elettroni come i gradini di una scala o le file di sedie di un anfiteatro, dove ogni gradino corrisponde a un livello di energia permesso e ogni elettrone si siede sul gradino che gli compete, e dentro un cristallo i livelli di milioni di atomi si fondono formando bande continue piene di posti, la banda più alta occupata si chiama banda di valenza, perché ospita gli elettroni di valenza impegnati nei legami, e la prima banda vuota sopra di essa si chiama banda di conduzione, perché un elettrone che riesce a salvarsi là dentro è libero di muoversi sotto la spinta di un campo, e tra le due bande esiste un gradino vuoto chiamato banda proibita, che può essere largo come un fossato o sottile come un cordolo a seconda del materiale, ed è l'ampiezza di questo gradino a decidere la personalità elettrica di tutto il cristallo.

Nel rame e negli altri metalli la banda di valenza e la banda di conduzione si sovrappongono, per cui gli elettroni salgono e scendono senza incontrare ostacoli e il metallo conduce a qualunque temperatura, anche vicino allo zero assoluto, mentre nel vetro e negli altri isolanti il fossato è così largo, parecchi elettronvolt, che nessun elettrone riesce a saltarlo e il materiale blocca ogni corrente sensata, e il silicio con il germanio stanno nel mezzo, con un fossato di 1,12 elettronvolt nel silicio e di 0,66 nel germanio, dove un elettronvolt è la piccola energia che guadagna un elettrone quando attraversa una differenza di potenziale di un volt, quantità che puoi tenere presente come la moneta di conto dei circuiti, e che rende i conti della pagina comodi anche per chi si è appena affacciato alla materia.

A temperatura ambiente il silicio puro conduce davvero poco, e i numeri raccontano il perché, perché la temperatura agita gli atomi del cristallo e a ogni urto qualche elettrone di valenza riceve la spinta giusta per balzare nella banda di conduzione, lasciando dietro di sé una lacuna, un posto vuoto nel legame che si comporta come una carica positiva in movimento, e in un centimetro cubo di silicio alla temperatura di una stanza avvengono questi salti per circa quindici miliardi di elettroni, che sembrano tanti finché non li confronti con i cinquantamila miliardi di miliardi di atomi presenti, cioè un salto ogni tremila miliardi di atomi, e il risultato è una resistività di circa duemilatrecento ohm per metro, superiore a quella del rame di più di cento miliardi di volte, il che spiega perché il silicio puro, da solo, farebbe fatica a scaldarsi.

C'è poi un comportamento che sorprende chi arriva dai metalli, ed è che riscaldare il silicio aumenta la sua conduttività, anziché ridurla come accade nel rame dove il calore accresce l'agitazione e ostacola la deriva ordinata, perché nel semiconduttore il calore apre un varco nella banda proibita e fa salire più elettroni nella banda di conduzione, e questa sensibilità al calore è una spada a doppio taglio, dato che permette di costruire termometri elettronici e sensori di temperatura, ma obbliga i processori a rallentare quando scaldano per non bruciarsi, ed è anche uno dei motivi per cui il germanio uscì di scena, perché il suo fossato più stretto rendeva i dispositivi instabili già a temperature modeste, mentre il silicio regge la vita quotidiana del computer, del telefonino e della lavatrice elettronica senza perdere il controllo.

La mossa geniale che trasforma il silicio da curiosità di laboratorio in materiale da circuiti si chiama drogaggio e consiste nell'inserire nel cristallo, durante la sua crescita, una piccolissima dose di atomi estranei in modo ordinato e misurato, e il primo caso usa il fosforo, che possiede cinque elettroni di valenza contro i quattro del silicio, così quando un atomo di fosforo prende posto nel reticolo quattro dei suoi elettroni entrano nei legami con i vicini e il quinto resta debolmente tenuto, e la sola agitazione termica della stanza gli basta per staccarsi e vagare libero nella banda di conduzione, e il materiale che ne nasce si chiama tipo n, dalla carica negativa dei portatori, ed è sorprendente scoprire che una sola impurezza ogni cento milioni di atomi di silicio basta a cambiare la resistività di migliaia di volte, come una goccia di tinta che colora una vasca.

Il secondo caso usa il boro, che possiede solo tre elettroni di valenza, e quando un atomo di boro siede nel reticolo gli manca un legame per completare i quattro vicini, lasciando una lacuna, un posto vuoto che un elettrone del silicio vicino può occupare spostando a sua volta la mancanza altrove, e in questo giro di sedie la lacuna si muove attraverso il cristallo come una bolla d'aria nell'acqua, che sale mentre l'acqua scende, così il materiale si comporta come se portasse cariche positive in movimento, si chiama tipo p dalla carica positiva della lacuna, e gli atomi di fosforo e di boro si chiamano rispettivamente donatori e accettori, perché uno dona elettroni e l'altro accetta le lacune, e in entrambi i casi gli atomi estranei restano saldamente ancorati nel reticolo senza muoversi, mentre i portatori che rendono il materiale vivo fanno il pendolare tra un legame e l'altro.

Quando una zona p incontra una zona n dentro lo stesso cristallo avviene qualcosa di teatrale, perché gli elettroni vicini al confine, più numerosi nel tipo n, diffondono verso il tipo p e vi ricombinano con le lacune, e questa migrazione lascia scoperti gli ioni fissi delle due parti, positivi dal lato n e negativi dal lato p, creando una regione deserta chiamata zona di svuotamento, dentro la quale il campo elettrico degli ioni scoperti erge una barriera di circa sette decimi di volt che respinge ogni ulteriore passo, e collegando una batteria col positivo verso la zona p e il negativo verso la zona n la barriera si schiaccia e la corrente scorre generosa, mentre invertendo i poli la barriera si allarga e la corrente si riduce a un gocciolio, e questa valvola a senso unico è la giunzione, cioè il diodo che incontreremo nella pagina sui diodi e alimentatori della sezione sull'elettronica, dove scopriremo che lo stesso principio, strizzato in forme più astute, produce LED e transistor.

Il silicio di cui parliamo arriva dalla sabbia delle spiagge, che è anidride silicica, e la trasformazione in materiale da circuiti è una delle imprese industriali più raffinate mai tentate, perché il primo passo è ridurre la sabbia con il carbone in fornaci che producono silicio metallurgico con una purezza del novantotto per cento, poi interviene la raffinazione per fusione di zona e per trattamenti chimici fino a raggiungere una purezza di un atomo estraneo ogni miliardo, dopodiché un lingotto di silicio fuso viene tirato su lentamente con un seme cristallino secondo il metodo ideato dal chimico polacco Jan Czochralski, così che tutti gli atomi si allineano in un unico cristallo gigante, e l'ingotto poi viene tagliato a fette sottili come capelli chiamate wafer, larghe fino a trecento millimetri, sulle quali la fotolitografia stampa e droga regioni microscopiche costruendo miliardi di giunzioni in un'area più piccola di un francobollo.

Esiste infine un cugino nobile del silicio chiamato arseniuro di gallio, un composto che gli ingegneri delle radio adorano perché i suoi elettroni sono cinque o sei volte più scattanti di quelli del silicio e sopportano frequenze radio molto più alte, ed è il materiale dei trasponder dei satelliti, degli amplificatori di potenza dentro i telefonini e di molti LED rossi e infrarossi, che infatti sono fatti proprio di arseniuro di gallio o dei suoi cugini fosfuri, ma costa molto più del silicio ed è fragile e difficile da lavorare, così il silicio conserva il trono dei circuiti digitali mentre l'arseniuro di gallio presidia i reparti dove la velocità conta più del prezzo, e la pagina sulle antenne di questo percorso lo incontrerà di nuovo.

La giunzione p-n è anche un traduttore tra luce ed elettricità, e il senso in cui probabilmente la incontri ogni giorno è il pannello solare, perché quando un fotone di luce con energia superiore al fossato colpisce la zona di svuotamento strappa un elettrone dal legame creando una coppia elettrone lacuna, e il campo elettrico interno, quello della barriera, afferra i due e li porta ai lati opposti, accumulando elettroni nella zona n e lacune nella zona p, così tra i due morsetti compare una tensione di circa mezzo volt per cella, e i pannelli collegano in serie decine di celle per raggiungere i voltaggi utili, mentre lo stesso componente venduto da solo si chiama fotodiodo e lavora in attesa di una luce anche debolissima, ed è la prova che il campo elettrico della barriera può fare lavoro vero senza batterie di mezzo.

Il cugino che lavora al contrario è il LED, il diodo a emissione luminosa, dal nome inglese light emitting diode, quello che già conosci dalla pagina della fisica, perché qui la batteria spinge gli elettroni nella zona p dove cadono nelle lacune e cedono l'energia in eccesso sotto forma di fotoni, e il colore della luce dipende dall'ampiezza del fossato, con il rosso che chiede circa 1,8 volt, il verde circa 2,2 e il blu circa 3, e per produrre il blu servì il nitruro di gallio, un composto ostinato che richiese anni di ricerca ad Akasaki, Amano e Nakamura, premiati con il Nobel nel 2014, mentre il LED bianco da scrivania è un LED blu ricoperto di fosfori che convertono parte della luce in giallo, e così la stessa giunzione che illumina la stanza quando riceve corrente illumina il display quando riceve luce, chiudendo il cerchio tra i due mondi.

Chiudiamo il giro con una curiosità di laboratorio che dimostra quanto la resistenza sia un comportamento della materia e una sua abitudine, lontana da qualunque legge immutabile, ed è il superconduttore, scoperto nel 1911 da Heike Kamerlingh Onnes che raffreddò il mercurio con elio liquido fino a quattro kelvin e due decimi, circa meno duecentosettanta gradi, e vide la resistenza svanire del tutto, così un anello superconduttore mantiene una corrente circolare per anni senza batteria né calore, e oggi magneti superconduttori alimentano le macchine di risonanza magnetica degli ospedali, e dal 1986 si conoscono ceramiche chiamate cuprati che superconduttano fin sopra i settantasette kelvin dell'azoto liquido, temperature ancora gelide ma facili da ottenere, e per ora restano un capitolo speciale dei libri di fisica, ma tengono viva la promessa di fili che conducono senza perdere un watt in calore.

Adesso appoggia la spiegazione e vieni a toccare queste idee con le mani, perché tutte le prove che seguono si svolgono con il multimetro alimentato a batteria, con pile e con oggetti raccolti in giro per casa, e vanno eseguite alla lettera nella forma in cui le descriviamo, dato che la nostra frontiera di sicurezza resta quella giurata nella pagina della fisica, cioè batterie e pile soltanto, con la presa di casa e i suoi 230 volt tenuti fuori da qualunque esperimento, e i cinque esercizi procedono dal più semplice al più articolato, classificando i materiali, sondando la geometria di un conduttore, ribaltando un LED a forza di luce, riscoprendo la pila al limone con la spiegazione nuova e misurando la soglia di un LED, che è il modo più elegante per salutare la teoria.

Il primo esperimento allarga la classificazione della pagina della fisica usando la modalità resistenza del multimetro, segnalata dalla lettera omega maiuscola, così ruoti la manopola su quel simbolo, inserisci il puntale nero nel foro COM e quello rosso nel foro marcato dalla lettera omega, e cominci a toccare con i due puntali gli oggetti di casa uno dopo l'altro, e la moneta di rame ti regala un valore vicino allo zero, un gancio metallico fa altrettanto, una riga di grafite tracciata col matitone su un foglio mostra qualcosa tra le migliaia e i milioni di ohm secondo quanto hai premuto, il legno e la plastica mandano il display in saturazione col simbolo di sovraccarico, l'acqua di rubinetto si ferma a qualche decina di kiloohm per merito dei sali disciolti, e l'acqua distillata, se la trovi in farmacia, resta vicina all'isolante, e conviene scriversi i valori su un quaderno dividendoli a mano in tre colonne, conduttori, resistivi e isolanti, come una piccola tavola periodica personale della materia.

Il secondo esperimento si gioca sempre col matitone e tocca con mano la geometria del conduttore, perché devi disegnare sullo stesso foglio due piste di grafite della stessa lunghezza, una larga e decisa e l'altra sottile come un capello, lasciando che la mina depositi lo stesso materiale in entrambe, e misurando poi la resistenza dall'inizio alla fine di ogni pista con i puntali ben premuti scopri che la pista larga conduce molto meglio, e se ripeti la misura su un pezzo di pista lungo il doppio vedi la resistenza crescere nella stessa proporzione, il che racchiude la lezione più utile del capitolo, cioè che la resistenza di un pezzo di conduttore cresce con la lunghezza e cala con la sezione, ed è la ragione per cui il filo della tua prolunga è spesso e la pista di un circuito stampato che deve portare corrente viene disegnata larga, come una strada che si allarga quando il traffico aumenta.

Il terzo esperimento si svolge al buio e ribalta il LED che conosci, perché prendi un LED qualsiasi recuperato da una lucina di Natale spenta, lo poggi sul tavolo con i due piedini rivolti verso l'alto e il multimetro ruotato sulla misura di tensione continua, sul fondo scala dei due volt o dei venti volt, appoggi il puntale rosso sul piedino lungo e quello nero sul piedino corto, e con la torcia del telefono illumini la cupoletta tenendola vicina, osservando il display mostrare una tensione di qualche decina di millivolt che cresce avvicinando la luce, perché la giunzione dentro il LED converte i fotoni in coppie elettrone lacuna e li separa col suo campo, esattamente come nel pannello solare, e il componente costruito apposta per questo mestiere si chiama fotodiodo, così adesso sai che ogni pannello fotovoltaico è solo un miliardo di fotodiodi collegati insieme e messi al sole.

Il quarto esperimento riprende la pila al limone costruita nella pagina della fisica e le chiede conto del proprio funzionamento, così rinserisci la moneta di rame e la graffettina d'acciaio nelle due fenditure della polpa, misuri la tensione e ritrovi il valore intorno al volt, e questa volta la spiegazione arriva intera, perché l'acciaio, più avido di elettroni del rame, li cede agli ioni idrogeno dell'acido citrico che li trasportano attraverso il succido fino alla moneta, dove si depositano, e la corrente che il multimetro legge tra i due metalli è proprio il flusso di questi elettroni spinti dalla differenza di avidità chimica dei due metalli, mediata dall'acido che fa da valletto, ed è lo stesso principio della pila stilo e della batteria dell'auto, con la sola differenza che il limone è l'elettrolita più profumato che esista e che la spunta di galleggiamento te la regala il fruttivendolo.

Il quinto e ultimo esperimento apre il LED come si apre un orologio, ed è il più delicato, così lavora solo con la batteria interna del multimetro oppure con pile comuni, mai con altro, e consiste nel ruotare la manopola sulla modalità di prova del diodo, segnalata dal simbolo di un diodo, premere il puntale rosso sul piedino lungo del LED e quello nero sul piedino corto tenendo il LED pigiato tra due dita, e osservare il display rivelare la tensione di soglia, circa 1,8 volt per un LED rosso, 2,2 per un verde e 3 per un blu o un bianco, valori che sono l'immagine elettrica del fossato di banda di quel particolare semiconduttore, e se inverti i puntali il display mostra il sovraccarico, perché la giunzione lavora come la valvola a senso unico raccontata poco sopra, e stringendo i contatti con le dita ti sembrerà a volte di scorgere un barlume minuscolo uscire dalla cupoletta, il che onora la memoria di chi vide la prima luce di un semiconduttore in un laboratorio buio.

Questa pagina attinge soprattutto alle prime pagine del libro Radiotecnica per radioamatori, dove i capitoli sulla carica elettrica, sui cenni di fisica atomica e sulle correnti continue, tra la pagina stampata nona e la tredicesima, raccontano con la stessa cura di qui gli elettroni liberi del rame, la distinzione tra conduttori e isolanti e il senso convenzionale della corrente, e ora che sai perché il silicio conduce poco da solo e molto quando lo si droga con ordine, il percorso può tornare a salire verso i fenomeni che accompagnano la corrente, perché la prossima pagina è dedicata a campi e onde, dove scopriremo come corrente e magnetismo si alimentino a vicenda fino a lanciare un segnale nello spazio, e puoi raggiungerla da qui quando ti senti pronto.