haidaroh blog: Semikonduktor

Gambar 1. Wafer Semikonduktor

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada diantara isolator dan konduktor. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai isolator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada temperatur ruangan bersifat sebagai konduktor.
Menurut Untoro (2009), semikonduktor adalah suatu benda yang tidak bisa menghantarkan arus listrik pada suhu yang rendah, Semikonduktor hanya bisa menghantarkan arus listrik pada suhu tinggi.
Sedangkan menurut Suryatin (2005), semikonduktor adalah suatu bahan yang mempunyai sifat hantaran listrik diantara isolator dan konduktor.

Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon(Si), germanium (Ge), dan gallium dan arsenide.
Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti dioda, transistor dan sebuah IC (integrated circuit). Disebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini memang bukan konduktor murni. Bahan- bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak bebas.

Gambar 1a. Metode wafer pada Semikonduktor

Contoh ikatan semikonduktor adalah sebagai berikut : Sebenarnya atom tembaga dengan lambang kimia Cu memiliki inti 29 ion (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-). Sebanyak 28 elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang disebut nucleus. Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan elektron-elektron ini. Satu buah elektron lagi yaitu elektron yang ke-29, berada pada orbit paling luar.

Gambar 1b. Atom Cu

Orbit terluar ini disebut pita valensi dan elektron yang berada pada pita ini dinamakan elektron valensi. Karena hanya ada satu elektron dan jaraknya 'jauh' dari nucleus, ikatannya tidaklah terlalu kuat. Hanya dengan energi yang sedikit saja elektron terluar ini mudah terlepas dari ikatannya.

Pada suhu kamar, elektron tersebut dapat bebas bergerak atau berpindah-pindah dari satu nucleus ke nucleus lainnya. Jika diberi tegangan potensial listrik, elektron-elektron tersebut dengan mudah berpindah ke arah potensial yang sama. Phenomena ini yang dinamakan sebagai arus listrik.

Isolator adalah atom yang memiliki elektron valensi sebanyak 8 buah, dan dibutuhkan energi yang besar untuk dapat melepaskan elektron-elektron ini. Dapat ditebak, semikonduktor adalah unsur yang susunan atomnya memiliki elektron valensi lebih dari 1 dan kurang dari 8. Tentu saja yang paling "semikonduktor" adalah unsur yang atomnya memiliki 4 elektron valensi.

Terdapat dua jenis semikonduktor yaitu:

Semikonduktor intrinsik dan
Semikonduktor ekstrinsik,

Semikonduktor intrinsik biasanya hanya terdiri dari Ge atau Si saja, sedangkan semikonduktor ekstrinsik gabungan dari dua jenis bahan atau lebih.

Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa disebut materi doping).

Salah satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah sifat elektroniknya dapat diubah banyak dalam sebuah cara terkontrol dengan menambah sejumlah kecil ketidakmurnian. Ketidakmurnian ini disebut dopant

Pada umumnya, komponen dasar aktif elektronika terbuat dari bahan-bahan semikonduktor misalnya dioda, transistor, dan IC (Integreted Circuit)

Gambar 2. Contoh alat terbuat dari Semikonduktor

Pada semikonduktor murni atau intrinsik, perpindahan muatan berarti terjadinya pengaliran arus. Perpindahan muatan terjadi karena dua sebab yaitu : karena adanya perpindahan elektron bebas dan karena adanya perpindahan hole (lubang), kedua-duanya bisa terjadi bersama-sama. Dalam semikonduktor jenis ini banyaknya elektron bebas sama dengan banyaknya hole yang terjadi.

Atom semikonduktor murni pada suhu nol mutlak (-2730 C atau 0 Kelvin), bersifat sama dengan isolator, tetapi apabila suhu menjadi naik, semikonduktor dapat mengalir arus, walaupun sangat kecil sekali.

Terdapat dua jenis semikonduktor ekstrinsik, yaitu jenis p dan jenis n.

Semikonduktor jenis p adalah semikonduktor yang terdiri dari campuran atom-atom yang tidak memiliki elektron bebas dan bersifat menerima elektron. Misalnya unsur Ge bercampur dengan gallium (Ga). Pada semikonduktor jenis p, lubang (hole) bertindak sebagai muatan positif, oleh karena itu komponen ini sering disebut sebagai pembawa muatan minoritas.

Semikonduktor jenis n adalah semikonduktor intrinsik yang bercampur dengan atom lain sehingga kenaikan jumlah elektron negatif yang bebas. Misalnya unsur Si dengan arsen (Ar). Pada semikonduktor jenis n , lubang (hole) bertindak sebagai muatan negatif , oleh karena itu komponen ini sering disebut pembawa muatan minoritas , sedangkan elektron sebagai muatan positif disebut pembawa muatan mayoritas.

Penggabungan semikonduktor jenis p dan jenis n pada komponen elektronika diantaranya adalah dioda, dan transistor