SEMIKONDUKTOR

Oleh Kelompok 4

1. Amir Muwahid

2. Dewar Alsan

3. Hendra Setiawan

4. Nastiti Budiarti

Bahan-bahan Listrik

BAB 4

1. Pengertian Semikonduktor

• Sesuai dengan namanya, semikonduktor (setengah

penghantar) mempunyai daya hantar yang besarnya antara

daya hantar konduktor dan daya hantar isolator.

• Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen

elektronika seperti dioda, transistor dan sebuah IC (integrated

circuit).

• Sebuah semikonduktor bersifat sebagai isolator pada

temperatur yang sangat rendah, namun pada temperatur

ruangan besifat sebagai konduktor.

• Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon,

germanium, dan galium arsenida

2. Penggunaan Semikonduktor

Nama Semi konduktor Penggunaannya

Barium Titinate (Ba Ti) Thermistor (PTC)

Bismut Telurida (Bi2 Te3) Konvermasi thermoelektrik

Caldium Sulfida (Cds) Sel foto konduktif

Gallium Arsenida (Ga As) Dioda, Transistor, Laser,LED

Germaniun (Ge) Dioda, Transistor

Indium Antimonida (In Sb) Magneto Resistor,Plezo Resitor

Indium Arsenida (In As ) Plezo Resistor

Silikon (Si) Dioda, Transistor, IC

2. Penggunaan Semikonduktor

Nama Semi konduktor Penggunaannya

Silikon Carbida (Si Cb ) Varistor

Germanium Silikon (Ge Si ) Pembangkitan Thermoelektrik

Selenium (Se) Rectifier

Aluminium Stibium(Al Sb) Dioda Penerangan

Gallium Phosphor (Ga P) Dioda Penerangan

Indium Phosphor (In P) Filter Infra Merah

Plumbun Suifur (Pb S) Foto Sel

Plumbun Selenium (Pb S ) Foto Sel

3. Pita Kovalen dan Pita Konduksi

• Konduksi elektronik bahan dipengaruhi oleh jarak pita

konduksi dan pita valensi bahan.

• Pada konduktor, kedua pita tersebut saling menumpuk. Pada

isolator jarak keduanya cukup jauh. Sedangkan pada

semikonduktor jarak keduannya tidak terlalu jauh dan tidak

terlalu dekat.

• Hal tersebut memungkinkan tumpang tindih pada

semikonduktor jika dipengaruhi, misalnya panas, medan

magnet dan tegangan yang cukup tinggi.

3. Pita Kovalen dan Pita Konduksi

Pita Konduksi pada Semikonduktor, Konduktor dan Isolator

3. Pita Kovalen dan Pita Konduksi

• Dari Gambar sebelumnya terlihat bahwa celah energi pada isolator intan adalah 6 eV dan merupakan bahan isolator dengan resistivitas tinggi. Jarak antara pita valensi dan pita konduksi jauh, sehingga walaupun elektron-elektron bebas pada pita konduksi sudah tereksistansi (terlepas dari orbitnya), elektron-elektron valensi tidak akan meloncat ke pita konduksi.

• Bahan konduktor celah energinya sempit sehingga kalau ada elektron lepas dari orbitnya maka pada pita valensi akan segera mengisinya.

• Bahan semi konduktor mempunyai celah energi yang lebih sempit dari pada isolator yaitu 0,12 hingga 5,3 eV. Si sebagai salah satu bahan semi konduktor mempunyai celah energy 1,1 eV. Oleh karena itu untuk menjadikan bahan semikonduktor agar dapat menghantarkan listrik diperlukan energi yang tidak terlalu besar.

4. Semikonduktor Intrinsik

• Semikonduktor intrinsik adalah semikonduktor murni yang

tidak diberi doping atau campuran atom lainnya (Contoh Si

murni dan Ge murni)

• Timbulnya konduksi pada semikonduktor intrinsik

disebabkan oleh proses intrinsik (misal karena energi

termal/panas) dari bahan

• Pada suhu amat rendah, semikonduktor intrinsik bersifat

sebagai isolator

• Pada suhu tinggi, semikonduktor intrinsik bersifat sebagai

konduktor

4. Semikonduktor

Intrinsik

• Germanium (Ge) dan Silikon (Si) mempunyai 4 elektron valensi (elektronkulit terluar).

• Lintasan valensi memerlukan 8 elektron agar atom menjadi stabil.

• Ikatan antar atom diperkuat dengan membagi/pemakaianbersam elektron-elektron terluar yang membentukIkatan Kovalen

4. Semikonduktor Intrinsik

+4

+4

+4

+4

e

e e

e

e

e e

e

e e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

PANAS

PANAS

PANASe

e

Elektron Valensi

Inti Atom Si

Ikatan Kovalen

Elektron bebas

Hole

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

4. Semikonduktor Intrinsik

5. Semikonduktor Ekstrinsik

• Pada semi konduktor ekstrinsik, konduksi dapat dilakukan

setelah adanya penyuntikan bahan penambahan atau

pengotoran dari luar

• Pengotor yang dipilih dari unsur yang golongannya berbeda

dengan Si dan Ge, umumnya golongan III dan V

• Proses penyuntikan bahan tersebut disebut dengan doping

• Pengotor yang dipilih masuk kedalam struktur kristal dan

menggantikan salah satu atomnya

• Penambahan bahan tersebut kepada semi konduktor murni

akan meningkatkan konduktivitas semi konduktor

5a. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-P

• Frasa Tipe-P diambil dari muatan hole, yaitu positif

• Pengotoran dilakukan oleh atom trivalent yaitu atom yang

memiliki 3 elektron valensi.

• Contoh : Boron (B), Galium (Ga)

• Atom pengotornya disebut atom akseptor

• Pembawa muatan disebut hole

• Jumlah hole jauh lebih banyak daripada elektron bebas maka

hole dinamakan pembawa muatan mayoritas

+4

+4

+4

+4

e

e e

e

e

e e

e

e e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e

Elektron Valensi

Inti Atom Si

Ikatan Kovalen+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

5a. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-P

+3Atom pengotor

Misal : BoronHole

Silikon MurniSilikon yang

telah dikotori

5b. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-N

• Frasa Tipe-N diambil dari muatan elektron, yaitu negatif

• Pengotoran (doping) dilakukan oleh atom pentavalent yaitu

atom yang memiliki 5 elektron valensi

• Contoh : Fosfor (P), Arsenik (As)

• Atom pengotornya disebut atom donor

• Pembawa muatan disebut elektron

• Jumlah elektron bebas jauh lebih banyak daripada hole, maka

elektron dinamakan pembawa muatan mayoritas

• Sedangkan hole sebagai pembawa muatan minoritas

+4

+4

+4

+4

e

e e

e

e

e e

e

e e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e e

e

e

e

Elektron Valensi

Inti Atom Si

Ikatan Kovalen+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

+4

5b. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-N

+5Atom pengotor

Misal : Fosfor

Silikon MurniSilikon yang

telah dikotori

eElektron bebas

6. Perangkat Semikonduktor

• Beberapa perangkat semikonduktor adalah dioda, transistor,

termistor, SCR (Silicon Controller Rectifier), IC (Integrated

Circuit)

• Namun pada kali presentasi kali ini, hanya dioda p-n dan

transistor bipolar yang akan dibahas

Dioda Transistor Termistor IC

6a. Dioda P-N

• Jika dua tipe bahan semikonduktor P dan N dilekatkan, maka

akan didapat sambungan P-N (p-n junction) yang dikenal

sebagai dioda

• Pada pembuatannya material tipe P dan tipe N disambung

dari satu bahan (monolitic) dengan memberi doping (impurity

material) yang berbeda.

• Dioda akan hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja,

sehingga dipakai untuk aplikasi rangkaian penyearah

(rectifier)

6a. Dioda P-N

• Jika diberi tegangan maju (forward bias), dimana tegangan

sisi P lebih besar dari sisi N, elektron dengan mudah dapat

mengalir dari sisi N mengisi kekosongan elektron (hole) di

sisi P

• Sebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), dapat

dipahami tidak ada elektron yang dapat mengalir dari sisi N

mengisi hole di sisi P, karena tegangan potensial di sisi N

lebih tinggi

6a. Dioda P-N

6b. Transistor Bipolar

• Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan

(junction)

• Sambungan itu membentuk transistor PNP maupun NPN

• Ujung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base

dan kolektor

• Base selalu berada di tengah, di antara emitor dan kolektor

• Disebut transistor bipolar, karena struktur dan prinsip

kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kutub

negatif mengisi kekurangan elektron (hole) di kutub positif

6b. Transistor Bipolar

7. Kesimpulan

• Semikonduktor mempunyai daya hantar antara konduktor dan

isolator

• Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon,

germanium, dan galium arsenida

• Semikonduktor dibedakan menjadi semikonduktor intrinsik

dan ekstrinsik

• Semikonduktor instrinsik terbuat dari silikon/germanium

murni, sedangkan pada semikonduktor ekstrinsik telah diberi

pengotor

• Perangkat semikonduktor antara lain dioda, transistor,

termistor, IC

Thanks for Watching!