La tecnologia dei semiconduttori ha sostituito i voluminosi tubi a vuoto e i relè con dispositivi compatti ed efficienti, aprendo la strada all'elettronica moderna. Oggi il materiale dominante è il silicio, nonostante i suoi limiti noti nella tolleranza al calore. La sua diffusione deriva soprattutto dalla grande disponibilità, dal costo contenuto e dalla facilità di lavorazione.
Le origini risalgono al 1874, quando Karl Ferdinand Braun osservò una conduzione asimmetrica in una giunzione tra metallo e semiconduttore. Negli anni Trenta furono sviluppati i diodi a contatto puntuale, e il lavoro sui radar durante la guerra accelerò i miglioramenti. Il primo transistor a contatto puntuale comparve nel 1947, dopo i diodi. Nelle fasi iniziali il germanio ebbe un vantaggio: tollerava le impurità meglio del silicio, facilitando lo sviluppo dei primi dispositivi.
Il funzionamento dei semiconduttori si basa sul drogaggio, che crea regioni di tipo n e di tipo p per controllare il flusso degli elettroni. La combinazione di transistor n e p ha dato origine alla tecnologia CMOS, diventata dominante già negli anni Ottanta. Il silicio è stato scelto soprattutto per l'abbondanza, il basso costo e la semplicità di processo, pur avendo una banda proibita di circa 1,14 eV che ne limita il funzionamento alle alte temperature.
Per superare questi limiti si guarda ad alternative a banda larga. Il nitruro di gallio ha una banda proibita vicina a 3,4 eV e una forte conducibilità termica, e sta guadagnando terreno nell'elettronica di potenza compatta. È più difficile da lavorare, ma resta economicamente sostenibile. Il carburo di silicio offre caratteristiche simili, con commutazioni rapide. Il progetto MESFET, basato su una giunzione metallo-semiconduttore, ha inoltre permesso l'impiego di materiali esotici come l'arseniuro di gallio.
Il diamante rappresenta la frontiera più ambiziosa. Ha una banda proibita vicina a 5,6 eV e una conducibilità termica molto elevata. Tuttavia, far crescere wafer di diamante di grandi dimensioni a partire da cristalli seme è difficile, e il drogaggio del diamante non dispone della facile impiantazione ionica usata per il silicio. Per ora il diamante non ha sostituito commercialmente né il silicio né il nitruro di gallio.
L'autore sostiene che le alternative al silicio mostrano ancora ampi margini di progresso. Il futuro dei dispositivi a base di diamante, invece, resta incerto e legato a sviluppi tecnici che devono ancora dimostrarsi.