SEMIKONDUKTOR

SEMIKONDUKTOR

Semikonduktor Intrinsik

Semikonduktor Ekstrinsik

Semikonduktor Tipe -n

Semikonduktor Tipe -p

Definisi Semikonduktor

• Diantara kedua kelompok bahan konduktor dan

isolator terdapat kelompok semikonduktor,

• Bahan ini memiliki nilai gap atau nilai hambatan jenis

yang relatif kecil berada diantara konduktor dan

isolator, yaitu 10-6 s.d. 104 Ω m

• Bahan Semikonduktor dapat digunakan sebagai

penyearah arus (rectifier), yaitu komponen listrik

yang mengizinkan arus listrik hanya mengalir dalam

satu arah dan digunakan pula sebagai penguat

tegangan atau arus,

• Contohnya seperti germanium dan silikon.

Cont’d

Diagram pita energi untuk germanium dan silikon mirip dengan intan dengan perbedaan celah energi hanya sekitar 1 eV. Konfigurasi atom Ge [Ar] 3d10 4s2 4p2 dan Si [Ne] 3s2 3p2; kedua macam atom ini memiliki 4 elektron di tingkat energi terluarnya. Tumpang-tindih pita energi di tingkat energi terluar akan membuat pita energi terisi penuh 8 elektron.

BAHAN SEMIKONDUKTOR

TRIVALENT

TETRAVALENT

PENTAVALENT

•TRIVALENT: logam-logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron terluar 3 buah seperti Boron (B),Gallium (Ga), dan Indium (In)

•TETRAVALENT: logam-logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron terluar 4 buah seperti Silikon(Si) dan Germanium (Ge)

•PENTAVALENT: logam-logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron terluar 5 buah seperti Fosfor(P), Arsenikum(As),dan Antimon

BAHAN SEMIKONDUKTOR

Semikonduktor Intrinsik

• Semikonduktor intrinsik (murni) adalah

semikonduktor yang tidak mengandung pengotor

atau tidak mengalami doping.

• Contohnya Silikon murni

Semikonduktor Intrinsik pada suhu yang sangat rendah :• Semua elektron berada pada ikatan kovalen• Tak ada elektron bebas atau tak ada pembawa muatan sehingga bersifat sebagai isolator

Semikonduktor intrinsik pada suhu kamar:• Agitasi termal menyebabkan beberapa elektron valensi keluar dari ikatan kovalen menjadi elektron bebas sebagai pembawa muatan negatif • Munculnya elektron bebas diikuti dengan terbentuknya hole (lubang) sebagai pembawa muatan positif, peristiwanya disebut pembangkitan (generation) • Jika dipasang beda potensial, terjadi aliran arus (sebagai konduktor dengan konduktansi rendah)

Semikonduktor Ekstrinsik

Semikonduktor ekstrinsik (tidak murni) adalah semikonduktor yang

mengandung pengotor atau mengalami doping oleh atom asing. Akibat

doping ini maka hambatan jenis semikonduktor mengalami penurunan.

Semikonduktor Ekstrinsik terbagi menjadi 2 :

1. Semikonduktor Tipe-n : diperoleh dengan cara mendoping atom-atom

bervalensi lebih tinggi ke dalam semikonduktor.

2. Semikonduktor Tipe-p : diperoleh dengan cara mendoping atom-atom

yang bervalensi lebih rendah ke dalam semikonduktor

1. SEMIKONDUKTOR TIPE-N

• Pengotoran oleh atom pentavalent spt P, As, Sb• Atom pengotornya disebut atom donor• Pembawa muatan: elektron

2. SEMIKONDUKTOR TIPE-P

• Pengotoran oleh atom trivalent spt B, Ga, In• Atom pengotornya disebut atom akseptor• Pembawa muatan : hole

Semikonduktor Tipe –n (Semikonduktor dengan Donor )

Pada semikonduktor tipe –n, elektron sebagai pembawa muatan

mayoritas dan lubang (hole) sebagai pembawa muatan minoritas

Semikonduktor Tipe –p(Semikonduktor dengan Akseptor)

Pada semikonduktor tipe –p, lubang (hole) sebagai pembawa

muatan mayoritas dan elektron sebagai pembawa muatan minoritas

Pada suhu yang terus meningkat, semikonduktor

ekstrinsik baik tipe -n maupun tipe -p dapat berubah

menjadi semikonduktor intrinsik.

Hal ini dimungkinkan karena bila suhu meningkat akan

terjadi transisi elektron dari pita valensi ke pita konduksi

terus-menerus yang mengakibatkan konsentrasi

intrinsik akan melebihi konsentrasi ekstrinsik.

Doping

Tujuan:

Meningkatkan konduktivitas semikonduktor dan memperoleh semikonduktor dengan hanya satu pembawa muatan (elektron atau hole) saja.

Perbandingan:

atom dopant : atom murni = 1 : 106 s.d. 108

Dopant adalah atom pengotor. Atom-atom dopant pada semikonduktor tipe-N adalah atom-atom pentavalent dan dinamakan atom donor, sedangkan pada semikonduktor tipe-P trivalent dan dinamakan atom akseptor.

16

Efek Doping Silikon Oleh Posfor dan Boron

Jika silikon didoping oleh Fosfor, maka terjadi semiconductor tipe-n, karena arus listrik dibawa oleh elektronJika silikon didoping oleh boron, maka terjadi semikonduktor jenis p, karena arus listrik dibawa oleh rongga bermuatan positif

Komponen Semikonduktor

• Resistor

• Dioda

• Transistor

Resistor

Bila semikonduktor jenis –n atau semikonduktor

jenis –p berdiri sendiri, maka itulah yang disebut

sebagai resistor. Besar resistansi tergantung pada

volume semikonduktor tersebut.

Dioda

Dioda merupakan sambungan semikonduktor tipe -

n dan tipe –p yang berfungsi sebagai penyearah

arus, stabilisasi tegangan dan detektor.

Semikonduktor tipe –p akan menjadi anode dan

semikonduktor tipe –n menjadi katode.

Transistor

Transistor merupakan dioda dengan dua

sambungan (junction). Transistor berfungsi

sebagai penguat arus/tegangan (amplifier) dan

saklar (switch on/off). Transistor terdiri dari dua

jenis, yaitu transistor jenis npn dan pnp.

Transistor Jenis npn

Pada transistor jenis npn,

transistor bipolar terbuat dari

lapisan tipis semikonduktor

tipe-p dengan tingkat doping

yang relatif rendah, yang

diapit oleh dua lapisan

semikonduktor tipe-n.

Transistor Jenis pnp

Pada transistor jenis pnp,

transistor bipolar terbuat dari

lapisan tipis semikonduktor

tipe-n dengan tingkat doping

yang relatif rendah, yang diapit

oleh dua lapisan

semikonduktor tipe-p.