Rangkuman Semikonduktor [PDF]

Citation preview

NAMA



: Muhammad Amir Baihaqi



NIM



: 2283150029



KELAS



: A (Semester 2)



PRODI



: PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO



MK



: Dasar Elektronika



RANGKUMAN SEMIKONDUKTOR A. Definisi Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada diantara insulator (isolator) dan konduktor. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai insulator (isolator) pada temperature yang sangat rendah, namun pada temperatur ruangan bersifat sebagai konduktor. Semikonduktor adalah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator dan konduktor. Konduktivitas semikonduktor berkisar antara 103 sampai 10-8 siemens per sentimeter dan memiliki dan celah energinya lebih kecil dari 6 eV . Bahan semikonduktor adalah bahan yang bersifat setengah konduktor karena celah energi yang dibentuk oleh struktur bahan ini lebih kecil dari celah energi bahan isolator tetapi lebih besar dari celah energi bahan konduktor, sehingga memungkinkan elektron berpindah dari satu atom penyusun ke atom penyusun lain dengan perlakuan tertentu terhadap bahan tersebut (pemberian tegangan, perubahan suhu dan sebagainya). Oleh karena itu semikonduktor bisa bersifat setengah menghantar. B. Jenis-Jenis atau Klasifikasi 1. Semikonduktor Intrinsik Semikonduktor intrinsik merupakan semikonduktor yang terdiri atas satu unsur saja, misalnya Si saja atau Ge saja. Pada Kristal semikonduktor Si, 1 atom Si yang memiliki 4 elektron valensi berikatan dengan 4 atom Si lainnya. 2. Semikonduktor Ekstrinsik Terbentuk dari semikonduktor murni yang dikotori oleh atom dopping sebagai penghasil elektron konduksi atau hole. Terdiri atas dua tipe: Tipe – N (Silikon + Phospor atau Arsenic) dan



Tipe



–



P (Silikon



Semikonduktor



+



ekstrinsik



Boron,



Galium



terbentuk



atau



melalui



Indium).



mekanisme



doping, yang dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi bebas dalam jumlah lebih banyak dan permanen sehingga diharapkan akan dapat menghantarkan listrik. Mekanisme ini dilakukan dengan jalan memberikan atom pengotor ke bahan semikonduktor murni sehingga apabila atom pengotor memiliki kelebihan elektron valensi (valensi 5) akan terdapat elektron bebas yang dapat berpindah. Karena mengandung atom-atom pengotor, pembawa muatan didominasi oleh elektron saja atau lubang saja. Apabila semikonduktor murni diberikan pengotor dengan valensi kurang (valensi 3) maka akan terbentuk area kosong (hole) yang menjadi pembawa muatan. Mekanisme ini menentukan jenis semikonduktor yang dibentuk (tipe – N atau tipe – P).  Semikonduktor tipe-n Dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil atom pengotor pentavalen (antimony, phosphorus atau arsenic) pada silikon murni. Atom-atom pengotor (dopan) ini mempunyai lima elektron valensi sehingga secara efektif memiliki muatan sebesar +5q. Saat sebuah atom pentavalen menempati posisi atom silikon dalam kisi kristal, hanya empat elektron valensi yang dapat membentuk ikatan kovalen lengkap, dan tersisa sebuah elektron yang tidak berpasangan (lihat gambar 2.3). Dengan adanya energi thermal yang kecil saja, sisa elektron ini akan menjadi elektron bebas dan siap menjadi pembawa muatan dalam proses hantaran listrik. Material yang dihasilkan dari proses pengotoran ini disebut semikonduktor tipe-n karena menghasilkan pembawa muatan negatif dari kristal yang netral. Karena atom pengotor memberikan elektron, maka atom pengotor ini disebut sebagai atom donor.







Semikonduktor tipe-p Dengan cara yang sama seperti pada semikonduktor tipe-n, semikonduktor tipe-p dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil atom pengotor trivalen (aluminium,



boron,



galium



atau



indium)



pada



semikonduktor murni, misalnya silikon murni. Atomatom pengotor (dopan) ini mempunyai tiga elektron valensi sehingga secara efektif hanya dapat membentuk tiga ikatan kovalen. Saat sebuah atom trivalen menempati posisi atom silikon dalam kisi kristal, terbentuk tiga ikatan kovalen lengkap, dan tersisa sebuah muatan positif dari atom silikon yang tidak berpasangan yang disebut lubang (hole). Material yang dihasilkan



dari



proses



pengotoran



ini



disebut



semikonduktor tipe-p karena menghasilkan pembawa muatan negatif pada kristal yang netral. Karena atom pengotor menerima elektron, maka atom pengotor ini disebut sebagai atom aseptor (acceptor). 3. Resistansi Semikonduktor tipe-p atau tipe-n jika berdiri sendiri tidak lain adalah



sebuah



resistor.



Sama



seperti



resistor



karbon,



semikonduktor memiliki resistansi. Cara ini dipakai untuk membuat resistor di dalam sebuah komponen semikonduktor. Namun besar resistansi yang bisa didapat kecil karena terbatas pada volume semikonduktor itu sendiri. C. Karakteristik Bahan Semikonduktor elemental terdiri atas unsur – unsur pada system periodik golongan IV A seperti silikon (Si), Germanium (Ge) dan Karbon (C).Karbon



semikonduktor



ditemukan



dalam



bentuk



Kristal



intan.Semikonduktor intan memiliki konduktivitas panas yang tinggi sehingga dapat digunakan dengan efektif untuk mengurangi efek panas pada pembuatan semikonduktor laser. Semikonduktor gabungan (kompon) terdiri atas senyawa yang dibentuk dari logam unsur periodik golongan IIB dan IIIA (valensi 2 dan



3) dengan non logam pada golongan VA dan VIA (valensi 5 dan 6) sehingga membentuk ikatan yang stabil (valensi 8). Semikonduktor gabungan III dan V misalnya GaAs dan InP, sedangakan gabungan II dan VI misalnya CdTe dan ZnS. D. Penggunaan Bahan Semikonduktor merupakan terobosan dalam teknologi bahan listrik yang memungkinkan pembuatan komponen elektronik dalam wujud mikro, sehingga peralatan elektronik dapat dibuat dalam ukuran yang lebih kecil. Beberapa komponen elektronik yang menggunakan bahan semikonduktor yaitu: 1. Transistor Transistor merupakan komponen elektronik yang dibuat dari materi semikonduktor yang dapat mengatur tegangan dan arus yang mengalir melewatinya dan dapat berfungsi sebagai saklar elektronik dan gerbang elektronik. Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.



2. Thermistor Termistor (Inggris: thermistor) adalah alat atau komponen atau sensor elektronika yang dipakai untuk mengukur suhu.



Prinsip dasar dari termistor adalah perubahan nilai tahanan (atau hambatan atau werstan atau resistance) jika suhu atau temperatur yang mengenai termistor ini berubah. Termistor ini merupakan gabungan antara kata termo (suhu) dan resistor (alat pengukur tahanan). Termistor ditemukan oleh Samuel Ruben pada tahun 1930, dan mendapat hakpaten di Amerika Serikat dengan nomor #2.021.491.



Ada



dua



macam



termistor



secara



umum: Posistor atau PTC (Positive Temperature Coefficient), dan NTC (Negative



Temperature



Coefficient).



Nilai tahanan pada PTC akan naik jika perubahan suhunya naik, sementara sifat NTC justru kebalikannya.



3. SR (Silicon Control Rectifier)



SCR singkatan dari Silicon Control Rectifier. Adalah Dioda yang mempunyai fungsi sebagai pengendali. SCR atau Tyristor masih termasuk keluarga semikonduktordengan karateristik



yang serupa dengan tabung thiratron. Sebagai pengendalinya adalahgate (G). SCR sering disebut Therystor. SCR sebetulnya dari bahan campuran P dan N. Isi SCR terdiri dari PNPN (Positif Negatif Positif Negatif) dan biasanya disebut PNPNTrioda. 4. IC (Integrated Circuit) Sirkuit terpadu (bahasa Inggris: integrated circuit atau IC) adalah komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor dan lain-lain. IC adalah komponen yang dipakai sebagai otak peralatan elektronika. Integrated Circuit merupakan komponen elektronik yang terdiri atas beberapa terminal transistor yang tergabung membentuk gerbang. Masing – masing gerbang dapat dioperasikan sehingga membentuk logika tertentu yang dapat mengendalikan pengoperasian suatu perangkat elektronik. Gabungan dari beberapa buah IC dan komponen lain dapat diproduksi dengan menggunakan bahan semikonduktor dalam bentuk chip. Chip multifungsi ini kemudian dikenal sebagai mikroprosesor yang berkembang hingga sekarang. 5. Dioda Pengertian Dioda adalah komponen aktif yang memiliki dua kutub dan bersifat semikonduktor. Dioda juga bisa dialiri arus listrik ke satu arah dan menghambat arus dari arah sebaliknya. Diodasebenarnya tidak memiliki karakter yang sempurna, melainkan memiliki karakter yang berhubungan dengan arus dan tegangan komplek yang tidak linier dan seringkali tergantung pada teknologi yang digunakan serta parameter penggunaannya. Gambar Tentang Pengertian Dioda



Macam-macam Semikonduktor dan Penggunaannya NAMA SEMIKONDUKTOR Barium Titinate (Ba Ti) Bismuth Telirida (B12 Te3) Cadmium Sulfida (Cd S) Galliun Arsenida (Ga As) Germanium (Ge) Indium Antimonida (In Sb0 Indium Arsenida (In As) Silikon (Si) Silikon Carbida (Si Cb) Seng Sulfida (Zn S) Germanium Silikon (Ge Si) Selenium (Se) Aluminium Stibium (Al Sb) Gallium Pospor (Ga P) Indium Pospor (In P) Tembaga oksida Plumbung Sulfur (Pb S) Plumbung Selenium (Pb Se) Indium Stibium (In Sb)



E. Proses



KEGUNAANNYA Termistor Konversi termoeletrik Sel Foto Conductif Dioda, transistor, laser, led, geberator, gelombang mikro Dioda, transistor Magneto resistor, piezo resistor, detektor radiasi infra merah Piezo resistor Dioda, transistor, IC Varistor Perangkat penerangan elektro Pembangkitan termoelektrik Rectifier Dioda penerangan Dioda penerangan Filter infra merah Rectifier Foto sel Foto sel Detektor infra merah



Distribusi



Diagram doping semikonduktor Fermi-Dirac sebagai dasar struktur



pita



dalam



semikonduktor. Salah satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah sifatelektroniknya dapat diubah banyak dalam sebuah cara terkontrol dengan menambah sejumlah kecil ketidakmurnian. Ketidakmurnian



ini



disebut



dopant.



Doping



sejumlah



besar



kesemikonduktor dapat meningkatkan konduktivitasnya dengan faktor lebih besar dari satu milyar. Dalam sirkuit terpadu modern, misalnya, polycrystalline silicon didop-berat seringkali digunakan sebagai pengganti logam (J.G.Bednarz 1986). Salah satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah sifat elektroniknya dapat diubah banyak dalam sebuah cara terkontrol



dengan



Ketidakmurnian



ini



menambah disebut



sejumlah



dopan.



kecil



Doping



ketidakmurnian.



sejumlah



besar



ke



semikonduktor dapat meningkatkan konduktivitasnya dengan faktor lebih besar dari satu milyar. Dalam sirkuit terpadu modern, misalnya, polycrystalline silicon didop-berat seringkali digunakan sebagai pengganti logam. Doping dalam produksi semikonduktor, doping menunjuk ke proses yang bertujuanmenambah ketidakmurnian (impurity). kepada semikonduktor



sangat murni (juga disebut intrinsik) dalam rangka mengubah sifat listriknya. Ketidakmurnian ini tergantung dari jenis semikonduktor. Pemberian doping dimaksudkan untuk mendapatkan elektronvalensi bebas dalam jumlah lebih banyak dan permanen, yang diharapkan akan dapat mengahantarkan listrik. Beberapa dopant biasanya ditambahkan ketika boule ditumbuhkan, memberikan setiap wafer doping awal yang hampir seragam. Untuk membedakan unsur sirkuit,wilayah terpilih (biasanya dikontrol oleh photolithografi) didop lebih lanjut dengan Proses difusi atau implantasi ion, metode kedua lebih populer dalam produksi skala besar karena kemudahan pengontrolannya. Jumlah atom dopant yang dibutuhkan untuk menciptakan sebuah perbedaan dalam kemampuan sebuah semikonduktor sangat kecil. Bila sejumlah kecil atom dopantditambahkan (dalam order 1 setiap 100.000.000 atom), doping ini disebut rendah atau ringan. Ketika lebih banyak atom dopant ditambahkan (dalam order 10.000) doping inidisebut sebagai berat atau tinggi. Hal ini ditunjukkan sebagai n+ untuk dopant tipe-n atau p+ untuk doping tipe-p.



SOURCE :  Adi, Syukri. “MAKALAH SEMIKONDUKTOR (FISIKA ZAT PADAT)” http://adisyukri93.blogspot.co.id/2015/01/makalah-semikonduktor-fisikazat-padat.html  Marwanignsih, Tri. “[MAKALAH]BAHAN SEMIKONDUKTOR”. http://nhingz-anwar.blogspot.co.id/2013/02/makalah-bahansemikonduktor.html  Doankz, Aziz. “MAKALAH SEMI KONDUKTOR”. https://www.scribd.com/doc/48264847/MAKALAH-Semi-Semikonduktor  Wahyuni, Putry. “MAKALAH BAHAN SEMIKONDUKTOR”. http://putry-wahyuni.blogspot.co.id/2012/05/makalah-bahansemikonduktor.html  Bagus Perkasa, Dedy. “MAKALAH SEMIKONDKTOR”. http://dedybagusp.blogspot.co.id/2015/06/makalah-semikonduktor.html