Semikonduktor adalah konduktor "paruh waktu" yang konduktivitasnya dapat dikendalikan. Sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara konduktor dan isolator juga dapat diartikan sebagai semikonduktor atau bahan setengah pengantar listrik. Bahan yang memungkinkan mengalirnya elektron disebut konduktor (misalnya, emas, perak, tembaga, dll.). Bahan yang menghalangi aliran elektron disebut isolator (misalnya, karet, gelas, Teflon, mika, dll.). Maka material yang konduktivitasnya jatuh di antara keduanya konduktor dan isolator disebut semikonduktor.
Bahan Semikonduktor
Bahan semikonduktor yang umum digunakan yaitu :
1. Silikon
Silikon adalah bahan yang paling umum digunakan untuk membangun perangkat semikonduktor. Silikon (Si) adalah bahan utama pasir dan diperkirakan satu mil kubik air laut berisi 15.000 ton Si. Silikon Si berputar dan tumbuh menjadi struktur kristal dan dipotong menjadi wafer untuk dibuat perangkat elektronik. Atom dalam wafer silikon murni mengandung empat elektron di orbit luar (disebut elektron valensi). Wafer yaitu bahan dasar dari komponen microsystem. Wafer umumnya berbentuk lempengan tipis berbentuk lingkaran dengan garis disalah satu sisinya. Biasanya wafer terbuat dari kristal silikon.
Dalam struktur kisi kristal Si, elektron valensi setiap atom Si terkunci dalam ikatan kovalen dengan elektron valensi dari empat atom Si yang berdekatan. Dalam bentuk murni, Si wafer tidak mengandung pengangkut muatan bebas. Tegangan yang diterapkan pada wafer Si murni tidak menghasilkan aliran elektron melalui wafer. Wafer Si asli dikatakan bertindak sebagai isolator. Untuk membuat perangkat semikonduktor yang berguna, bahan seperti fosfor (P) dan boron (B) ditambahkan ke Si untuk mengubah konduktivitas Si.
Penggunaan bahan silikon :
- Dioda
- Transistor
- Rangkaian terintegrasi (IC)
2. Germanium
Germanium adalah bahan semikonduktor lain dengan empat elektron valensi. Germanium memiliki unsur kimia dengan simbol Ge dan nomor atom 32. Germanium merupakan metaloid berkilau, keras, berwarna abu-abu keputihan dalam golongan karbon, secara kimiawi bersifat sama dengan unsur segolongannya yaitu timah dan silikon.
Penggunaan bahan germanium :
- Dioda
- Transistor
Berdasarkan mekanisme terbentuknya gejala semi-konduktivitas, semikonduktor terdiri dari 2 jenis yaitu :
1. Semikonduktor Intrinsik
Terbentuk dari semikonduktor murni yang memiliki ikatan kovalen sempurna seperti C, Ge, Si dan sebagainya.
2. Semikonduktor Ekstrinsik
Terbentuk dari semikonduktor murni yang memperoleh pengotoran atau penyuintikan (dopping) sebagai penghasil elektron konduksi atau hole. Terdiri atas dua tipe: Tipe N dan Tipe P.
Semikonduktor Tipe - N
→ Pengotoran oleh atom pentavalen seperti fosfor, arsenik, antimon, dan bismut memiliki 5 elektron valensi.
→ Ketika pengotoran fosfor ditambahkan ke Si, setiap empat valensi atom fosfor elektron dikurung dalam ikatan kovalen dengan elektron valensi dari empat tetangga Atom Si. Namun, elektron valensi ke-5 dari atom fosfor tidak ditemukan elektron dan dengan demikian tetap bebas mengapung. Ketika tegangan diterapkan di seluruh campuran silikon-fosfor, elektron bebas bermigrasi ke arah ujung tegangan positif.
→ Ketika fosfor ditambahkan ke Si untuk menghasilkan efek di atas, kita katakan bahwa Si didoping
dengan fosfor. Campuran yang dihasilkan disebut N-type silicon (N: muatan negatif silikon pembawa).
→ Pengotor pentavalen disebut sebagai pengotor donor.
Semikonduktor Tipe - P
→ Pengotoran trivalen misalnya, boron, aluminium, indium, dan galium memiliki 3 valensi elektron.
→ Ketika boron ditambahkan ke Si, setiap tiga elektron valensi atom boron terkunci dalam ikatan kovalen dengan elektron valensi dari tiga atom Si yang berdekatan. Namun, "lubang" tempat kosong dibuat dalam ikatan kovalen antara satu atom boron dan atom Si tetangga. Lubang dianggap pembawa muatan positif. Ketika tegangan diterapkan di seluruh campuran silikon-boron, lubang bergerak menuju tegangan negatif berakhir sementara elektron tetangga mengisi tempatnya.
→ Ketika boron ditambahkan ke Si untuk menghasilkan efek di atas, kita katakan bahwa Si diolah dengan boron. (P: pembawa muatan positif silikon).
→ Pengotor trivalen disebut sebagai pengotor akseptor.
Silahkan tulis jika ada pertanyaan, kritik maupun saran dan jangan sungkan-sungkan