SemiSim potrebbe essere un nome senza senso apparente, ma potrebbe rivelarsi un’invenzione tutt’altro che banale. Sì, perché Il fisico quantistico Brandon Li sta cercando di approfondire il più possibile il funzionamento interno dei semiconduttori che alimentano la tecnologia moderna e ha creato un simulatore che permette a chiunque di disegnare il proprio circuito per vederne il funzionamento.

“Ho creato questo simulatore perché volevo comprendere più a fondo il funzionamento dei semiconduttori”, spiega Li. “La mia esperienza mi ha insegnato che mancano simulazioni valide che illustrino argomenti avanzati di fisica. Esistono certamente molte simulazioni di fisica a scopo didattico, ma sono tutte rivolte a livelli di istruzione inferiori o presentano forti limitazioni nelle modalità di interazione dell’utente con il sistema. Gli unici esempi che ho visto di simulazioni che combinano argomenti avanzati con un’elevata interattività sono le applet di fisica scritte da Paul Falstad, a cui sono grato anche per aver esaminato il mio progetto e aver contribuito a convertirlo in JavaScript.”

Sebbene non manchino simulatori di circuiti al mondo, quello di Li è un po’ diverso dalla maggior parte: simula a livello di fisica piuttosto che di funzionalità, permettendo di visualizzare esattamente cosa succede quando si fa passare tensione attraverso un resistore, un raddrizzatore a ponte, un LED o persino una cella di memoria, fino al punto di poter vedere i campi magnetici e le loro interazioni.

 

 

“Ho cercato di offrire agli utenti diversi modi di interagire con la simulazione. I circuiti possono essere disegnati con pochi clic del mouse, consentendo agli utenti di sperimentare facilmente con i propri circuiti”, spiega Li. “Ci sono anche molti modi diversi di visualizzare la fisica sottostante che ho incorporato nelle impostazioni. Ognuno offre una prospettiva diversa sulla fisica in atto. In definitiva, penso che il modo migliore per usare il mio programma sia semplicemente iniziare a giocarci.”

Tuttavia, la simulazione presenta alcune limitazioni: non modella la scarica elettrica, l’effetto tunnel quantistico, la saturazione della velocità reale o l’effetto Hall; alcune proprietà dei materiali sono esagerate per renderne più evidenti gli effetti; e i metalli sono modellati come se fossero semiconduttori con un’enorme concentrazione di portatori di equilibrio. È certamente sufficiente, tuttavia, per fungere da strumento didattico.

Una versione del simulatore basata su browser è disponibile sul sito web di Li; il codice sorgente è disponibile su GitHub con licenza GNU General Public License 3, insieme a versioni scaricabili più veloci della versione web, un must per circuiti più complessi come un oscillatore ad anello.

 

Kit consigliati:

• Kit elegoo uno r3
• Arduino starter kit