SEMIKONDUKTOR

SEMIKONDUKTOROleh Kelompok 4Amir MuwahidDewar Alsan Hendra SetiawanNastiti BudiartiBahan-bahan ListrikBAB 41. Pengertian SemikonduktorSesuai dengan namanya, semikonduktor (setengah penghantar) mempunyai daya hantar yang besarnya antara daya hantar konduktor dan daya hantar isolator.Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti dioda, transistor dan sebuah IC (integrated circuit).Sebuah semikonduktor bersifat sebagaiisolator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada temperatur ruangan besifat sebagaikonduktor.Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalahsilikon, germanium, dangalium arsenida2. Penggunaan SemikonduktorNama Semi konduktorPenggunaannyaBarium Titinate (Ba Ti)Thermistor (PTC)Bismut Telurida (Bi2 Te3) Konvermasi thermoelektrikCaldium Sulfida (Cds)Sel foto konduktifGallium Arsenida (Ga As)Dioda, Transistor, Laser,LEDGermaniun (Ge)Dioda, TransistorIndium Antimonida (In Sb)Magneto Resistor,Plezo ResitorIndium Arsenida (In As )Plezo ResistorSilikon (Si)Dioda, Transistor, IC2. Penggunaan SemikonduktorNama Semi konduktorPenggunaannyaSilikon Carbida (Si Cb )VaristorGermanium Silikon (Ge Si )Pembangkitan ThermoelektrikSelenium (Se)RectifierAluminium Stibium(Al Sb)Dioda PeneranganGallium Phosphor (Ga P)Dioda PeneranganIndium Phosphor (In P)Filter Infra MerahPlumbun Suifur (Pb S)Foto SelPlumbun Selenium (Pb S )Foto Sel3. Pita Kovalen dan Pita KonduksiKonduksi elektronik bahan dipengaruhi oleh jarak pita konduksi dan pita valensi bahan.Pada konduktor, kedua pita tersebut saling menumpuk. Pada isolator jarak keduanya cukup jauh. Sedangkan pada semikonduktor jarak keduannya tidak terlalu jauh dan tidak terlalu dekat.Hal tersebut memungkinkan tumpang tindih pada semikonduktor jika dipengaruhi, misalnya panas, medan magnet dan tegangan yang cukup tinggi.3. Pita Kovalen dan Pita Konduksi

Pita Konduksi pada Semikonduktor, Konduktor dan Isolator3. Pita Kovalen dan Pita KonduksiDari Gambar sebelumnya terlihat bahwa celah energi pada isolator intan adalah 6 eV dan merupakan bahan isolator dengan resistivitas tinggi. Jarak antara pita valensi dan pita konduksi jauh, sehingga walaupun elektron-elektron bebas pada pita konduksi sudah tereksistansi (terlepas dari orbitnya), elektron-elektron valensi tidak akan meloncat ke pita konduksi.Bahan konduktor celah energinya sempit sehingga kalau ada elektron lepas dari orbitnya maka pada pita valensi akan segera mengisinya.Bahan semi konduktor mempunyai celah energi yang lebih sempit dari pada isolator yaitu 0,12 hingga 5,3 eV. Si sebagai salah satu bahan semi konduktor mempunyai celah energy 1,1 eV. Oleh karena itu untuk menjadikan bahan semikonduktor agar dapat menghantarkan listrik diperlukan energi yang tidak terlalu besar.4. Semikonduktor IntrinsikSemikonduktor intrinsik adalah semikonduktor murni yang tidak diberi doping atau campuran atom lainnya (Contoh Si murni dan Ge murni)Timbulnya konduksi pada semikonduktor intrinsik disebabkan oleh proses intrinsik (misal karena energi termal/panas) dari bahanPada suhu amat rendah, semikonduktor intrinsik bersifat sebagai isolatorPada suhu tinggi, semikonduktor intrinsik bersifat sebagai konduktor4. Semikonduktor IntrinsikGermanium (Ge) dan Silikon (Si) mempunyai 4 elektron valensi (elektron kulit terluar).Lintasan valensi memerlukan 8 elektron agar atom menjadi stabil.Ikatan antar atom diperkuat dengan membagi/pemakaian bersam elektron-elektron terluar yang membentuk Ikatan Kovalen

4. Semikonduktor Intrinsik+4+4+4+4eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeePANASPANASPANASeeElektron ValensiInti Atom SiIkatan KovalenElektron bebasHole+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+44. Semikonduktor Intrinsik

5. Semikonduktor EkstrinsikPada semi konduktor ekstrinsik, konduksi dapat dilakukan setelah adanya penyuntikan bahan penambahan atau pengotoran dari luarPengotor yang dipilih dari unsur yang golongannya berbeda dengan Si dan Ge, umumnya golongan III dan VProses penyuntikan bahan tersebut disebut dengan dopingPengotor yang dipilih masuk kedalam struktur kristal dan menggantikan salah satu atomnyaPenambahan bahan tersebut kepada semi konduktor murni akan meningkatkan konduktivitas semi konduktor5a. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-PFrasa Tipe-P diambil dari muatan hole, yaitu positifPengotoran dilakukan oleh atom trivalent yaitu atom yang memiliki 3 elektron valensi.Contoh : Boron (B), Galium (Ga)Atom pengotornya disebut atom akseptorPembawa muatan disebut holeJumlah hole jauh lebih banyak daripada elektron bebas maka hole dinamakan pembawa muatan mayoritas

+4+4+4+4eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeElektron ValensiInti Atom SiIkatan Kovalen+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+45a. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-P+3Atom pengotorMisal : BoronHoleSilikon MurniSilikon yang telah dikotori5b. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-NFrasa Tipe-N diambil dari muatan elektron, yaitu negatifPengotoran (doping) dilakukan oleh atom pentavalent yaitu atom yang memiliki 5 elektron valensi Contoh : Fosfor (P), Arsenik (As)Atom pengotornya disebut atom donorPembawa muatan disebut elektronJumlah elektron bebas jauh lebih banyak daripada hole, maka elektron dinamakan pembawa muatan mayoritas Sedangkan hole sebagai pembawa muatan minoritas

+4+4+4+4eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeElektron ValensiInti Atom SiIkatan Kovalen+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+45b. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-N+5Atom pengotorMisal : FosforSilikon MurniSilikon yang telah dikotorieElektron bebas6. Perangkat SemikonduktorBeberapa perangkat semikonduktor adalah dioda, transistor, termistor, SCR (Silicon Controller Rectifier), IC (Integrated Circuit)Namun pada kali presentasi kali ini, hanya dioda p-n dan transistor bipolar yang akan dibahas

DiodaTransistorTermistorIC6a. Dioda P-NJika dua tipe bahan semikonduktor P dan N dilekatkan, maka akan didapat sambungan P-N (p-n junction) yang dikenal sebagai diodaPada pembuatannya material tipe P dan tipe N disambung dari satu bahan (monolitic) dengan memberi doping (impurity material) yang berbeda.Dioda akan hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga dipakai untuk aplikasi rangkaian penyearah (rectifier)

6a. Dioda P-NJika diberi tegangan maju (forward bias), dimana tegangan sisi P lebih besar dari sisi N, elektron dengan mudah dapat mengalir dari sisi N mengisi kekosongan elektron (hole) di sisi PSebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), dapat dipahami tidak ada elektron yang dapat mengalir dari sisi N mengisi hole di sisi P, karena tegangan potensial di sisi N lebih tinggi6a. Dioda P-N

6b. Transistor BipolarTransistor merupakan dioda dengan dua sambungan (junction)Sambungan itu membentuk transistor PNP maupun NPNUjung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base dan kolektorBase selalu berada di tengah, di antara emitor dan kolektorDisebut transistor bipolar, karena struktur dan prinsip kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kutub negatif mengisi kekurangan elektron (hole) di kutub positif6b. Transistor Bipolar

7. KesimpulanSemikonduktor mempunyai daya hantar antara konduktor dan isolatorBahan semikonduktor yang sering digunakan adalahsilikon, germanium, dangalium arsenidaSemikonduktor dibedakan menjadi semikonduktor intrinsik dan ekstrinsikSemikonduktor instrinsik terbuat dari silikon/germanium murni, sedangkan pada semikonduktor ekstrinsik telah diberi pengotorPerangkat semikonduktor antara lain dioda, transistor, termistor, ICThanks for Watching!