Tuesday, December 27, 2011

Materi Fisika Modern Semikonduktor

0 komentar
Bahan Semikonduktor
• Bahan-bahan yang mempunyai sifat semikonduktif umumnya memiliki konduktivitas listrik antara dan celah energinya lebih kecil dari 6 eV.
• Bahan Semikonduktor dapat berupa bahan murni atau bahan paduan
• Berdasarkan tingkat kemurnian bahan-nya bahan semikonduktor, dibedakan menjadi 2, yaitu:
– semikonduktor intrinsik
bahan semikonduktor yang tidak mengandung atom-atom takmurnian(impuritas), sehingga hantaran listrik yang terjadi pada bahan tersebut adalah elektron dan lubang (hole).
– semikonduktor ekstrinsik.
bahan semikonduktor yang mengandung atom-atom pengotor (impuritas), pembawa muatan didominasi oleh elektron saja atau lubang saja.

Semikonduktor Intrinsik
• Semikonduktor  yang belum mengalami pengotoran atau pinyisipan oleh atom akseptor atau atom donor.
• Bersifat konduktor pada suhu sedang (300 K) Pada suhu tinggi, elektron pada pita valensi dapat
berpindah menuju pita konduksi, dengan menciptakan hole pada pita valensi.
• Yang berperan dalam penghantaran listrik pada semikonduktor adalah elektron dan hole.
• Bersifat isolator pada suhu rendah

Semikonduktor Ekstrinsik
• Semikonduktor yang telah mengalami pengotoran atau pinyisipan oleh atom akseptor atau atom donor (golongan IIIA, VA)
• Pengotoran pada umumnya dilakukan dalam rangka untuk meningkatkan konduktivitas listriknya.
• Bersifat isolator pada suhu rendah
• Lebih bersifat konduktor jika dibanding intrinsik
• Semikonduktor ekstrinsik  dibedakan menjadi dua, yakni:
– semikonduktor tipe-n
– semikonduktor tipe-p.

Atom Akseptor Atau Atom Donor
• Berdasarkan jumlah elektron valensi atom pengotor ini, maka atom pengotor dibedakan menjadi dua, yaitu: atom donor dan atom akseptor.
• Syarat sebagai atom akseptor atau atom donor:
(1) mempunyai ukuran atom yang hampir sama dengan atom murni (semikonduktor intrinsik yang akan didoping), sehingga dapat masuk dan tidak merusak struktur kristal atom murni,
(2) memiliki jumlah elektron valensi berbeda satu dengan atom murni. 

Atom Donor dan Akseptor
• Ketika semikonduktor murni (intrinsik) dikotori denganmemberikan doping atom lain, dengan elektron valensi lebih banyak satu atau kurang satu dari elektron valensi atom semikonduktor intrinsik, maka semikonduktor tersebut kemudian menjadi semikonduktor ekstrinsik.
• Ketentuan bagi atom pendoping adalah sebagai
berikut:
a. Atom Donor adalah atom pengotor yang memberikan kontribusi jumlah elektron berlebih (jumlah elektronnya lebih banyak satu dari atom murni). Contoh semikonduktor intrinsik silikon(Si) didoping
dengan arsenic (As) (lihat Gambar 5)
b. Atom Akseptor: adalah atom pengotor yang memberikan kontribusi jumlah hole berlebih (jumlah elektronnya lebih sedikit satu dari atom murni).Contoh semikonduktor intrinsik silikon(Si) didoping dengan boron (B) (lihat gambar 6).

Semikonduktor tipe n
• Dibuat dengan mengotori kristal Si (IVA) dengan atom golongan VA(As, Sb, P)
• Atom-atom golongan VA (As) disebut atom donor (menyumbangkan sebuah elektron bebas)
• Pembawa muatan mayoritas : elektron
• Pembawa muatan minoritas : hole
• Untuk menjadi konduktor hanya dibutuhkan sedikit energi ± 0,05 eV

Semikkonduktor tipe p
• Dibuat dengan mengotori kristal Si (IVA) dengan atom golongan III(Boron, Al, Ga, I, Tl)
• Pembawa muatan mayoritas : hole
• Pembawa muatan minoritas : elektron

Kegunaan semikonduktor
1.  Thermistor (Thermally Sensitive Resistor)
- Thermometer hambat yang sangat peka
- Dasar kerja : kenaikan suhu, hambat jenis semikonduktor turun sehingga kuat arus naik.
2.  Penunda arus
3.  Pengukur intensitas cahayaSemakin besar intensitas cahaya semakin banyak fotonnya sehingga semakin besar energi yang dibawa berkas cahaya itu. Hal ini menyebabkan penurunan hambat jenis sehingga menaikkan kuat arus listrik pada rangkaian.
4.  Penyaring
Energi foton sinar inframerah sesuai dengan celah energi germanium, sehingga apabila sinar putih dilewatkan pada kristal Ge, hanya sinar inframerah saja yang lolos sedangkan sinar-sinar yang lain diserap.

Leave a Reply