Dasar Pembentukan Bahan SemikonduktorAbi Blog

Dasar Pembentukan Bahan Semikonduktor

Artikel ini akan membahas secara mendasar sebuah semikonduktor, mungkin akan saya tulis atau buat artikel dalam beberapa tahap. Karena cakupan tentang semikonduktor sangatlah luas dalam bidang ilmu teknik elektronika.

Semikonduktor adalah salah satu jenis komponen dasar elektronika yang memiliki material dasar bukan merupakan bahan konduktor dan bukan juga merupakan material isolator. Namun menjadi bahan utama dalam pembentukan beberapa komponen elektronika yang utama, komponen-komponen tersebut antara lain adalah: dioda, thyristor, triac, transistor dan IC (Integrated Circuit) atau sirkuit terpadu.

Pertama kita akan membahas prinsip-prinsip semikonduktor sebelum membahas tentang karakteristik dari masing-masing jenis komponen umum yang dibuat dari bahan semikonduktor.

Dasar Pembentukan Bahan Semikonduktor
Dasar Pembentukan Bahan Semikonduktor

Pada postingan beberapa waktu lalu, yang juga diterbitkan oleh Abi-Blog,  telah dijelaskan gambaran struktur sebuah atom. Atom memiliki bagian yang bermuatan negatif yang disebut elektron dan bagian yang bermuatan positif yang disebut proton.

Masing-masing elektron membawa satu muatan listrik negatif dan sementara masing-masing proton memiliki satu muatan positif. Jadi atom yang netral atau nol berarti atom yang memiliki elektron dan proton seimbang.

Contoh sederhananya sebagai berikut:

Jika sebuah atom disebut memiliki sebelas elektron, maka juga akan memiliki sebelas proton, jadi hasil akhirnya adalah bahwa muatan negatif dari elektron akan sama persis atau seimbang dengan muatan positif pada proton.

Gerakan elektron adalah konstan mengorbit disekitar inti atom, lintasan orbit elektron tersusun dalam sebuah shell. Jumlah maksimum elektron dalam satu shell adalah: pada shell pertama 2 elektron, pada shell kedua adalah 8 elektron, dan pada shell ke tiga, kempat dan kelima adalah masing-masing 18, 32 dan 50 elektron.

Harap diketahui bahwa gerakan elektron hanya terjadi pada elektron-elektron yang ada di shell-shell terluar atau pada kulit atom. Dalam elektronika, hanya elektron pada kulit atomlah yang terpenting.

Jika pada kulit valensi atom mengandung jumlah maksimum elektron, kemungkinan karena merupakan elektron-elektron yang terikat bersama dalam materi yang memiliki sifat isolator. Namun jika pada kulit valensi tidak memiliki jumlah elektron yang lengkap, elektron akan menjadi lebih longgar dari obligasi orbital-nya, dan akan memiliki sifat yang terkait dengan konduktor listrik.

Sebuah atom silikon terisolasi memiliki empat elektron di dalam shell valensi. Ketika atom silikon bergabung membentuk kristal padat, masing-masing posisi atom itu sendiri antara empat atom silikon yang lain sedemikian rupa sehingga shell valensi akan tumpang tindih antara satu atom dengan atom yang lain. Hal ini menyebabkan valensi elektron individu digunakan bersama oleh dua buah atom.

Ikatan Kovalen
Ikatan Kovalen

Dengan berbagi elektron antara empat atom yang berdekatan tersebut maka setiap atom silikon akan kelihatan memiliki delapan elektron pada kulit valensi-nya. Ikatan demikian disebut sebagai ikatan kovalen (covalent bonding).

Silikon murni adalah merupakan bahan isolator, namun karena ikatan kovalen yang mengikat atar elektronnya sehingga mengakibatkan mudah dilalui oleh arus. Namun jika sebuah atom dari elemen yang berbeda (yang disebut impuriti) dimasukkan sehingga jumlah elektron dalam shell valensi menjadi lima elektron, sehingga kelebihan tersebut menyebabkan pergerakan melalui kisi-kisi karena penerapan beda potensial antara elektron dan proton terjadi.

Jika unsur impuriti (pengotor) dimasukkan ke dalam silikon murni yang memiliki tiga buah elektron di dalam kulit valensinya, tidak adanya elektron keempat yang diperlukan untuk ikatan kovalen yang tepat akan menyebabkan munculnya ruang dimana elektron dapat masuk. Ruang ini disebut sebagai holes (lubang). Arus akan mengalir ketika beda potensial dari luar dimasukkan pada bahan ini.

Terlepas dari apakah unsur impuriti tersebut menghasilkan elektron surplus atau holes (lubang) materi tidak akan lagi menjadi sebuah insulator, tidak lagi memiliki sifat-sifat yang biasa. Inilah yang akhirnya disebut sebagai material semikonduktor, istilah ini hanya menunjukkan bahwa zat tersebut tidak lagi sebagai insulator yang baik atau juga sebuah konduktor yang baik.

Proses memasukkan sebuah atom (impuriti) dari elemen lain ke dalam kisi bahan murni disebut sebagai doping. Ketika bahan murni telah diolah dengan pengotor/impuriti dengan lima elektron di dalam shell valensi (pengotor tipe pentavalen) akan menjadikan bahan tipe N. Namun jika bahan murni telah diolah dengan pengotor / impuriti dengan tiga elektron di dalam shell valensi (pengotor tipe trivalen) akan menjadikan bahan tipe P.

Jadi tipe N adalah semikonduktor yang mengandung kelebihan muatan negatif, dan tipe P adalah semikonduktor yang mengandung kelebihan muatan positif.

Loading...
loading...

Buat Komentar

Alamat surel Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *