Makalah SEMIKONDUKTOR

DASAR SISTEM ELEKTRONIKA SEMI KONDUKTOR

Dosen Pengampu : Sri Widoretno, MT Oleh : Yoga Kusuma Sulistyanto (19101110031) JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS ISLAM BALITAR 2019

1

DAFTAR ISI BAB I....................................................................................................................................................3 PEMBAHASAN...................................................................................................................................3 2.1 Pengertian Semi konduktor......................................................................................................3 2.2 Prinsip Dasar Semikonduktor..................................................................................................4 2.3 Bahan dasar semikonduktor.....................................................................................................5 2.4 Cara Kerja Semikonduktor......................................................................................................8 2.5 Macam-Macam Semikonduktor...............................................................................................9 2.6 Contoh soal................................................................................................................................13 BAB II................................................................................................................................................14 PENUTUP..........................................................................................................................................14 3.1 Kesimpulan..............................................................................................................................14 DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................................15

2

BAB I PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Semi konduktor a.  Pengertian Umum Disebut semikonduktor atau setengah konduktor, karena bahan ini memang bukan konduktor murni. Bahan ini sifatnya berada diantara insulator dan konduktor. Bahan-bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak bebas. b.  Pengertian Khusus Semi konduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada diantara insulator dan konduktor. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai insulator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada temperatur ruangan besifat sebagai konduktor. (K. Muller 1986). Konduktivitas listrik  adalah ukuran dari kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Jika suatu beda potensial listrik ditempatkan pada ujung- ujung sebuah konduktor, muatanmuatan bergeraknya akan berpindah, menghasilkan arus listrik. Konduktivitas listrik (σ) didefinsikan sebagai ratio dari rapat arus (J) terhadap kuat medan listrik (E):

Pada beberapa jenis bahan dimungkinkan terdapat konduktivitas listrik yang anisotropik. Lawan dari konduktivitas listrik adalah resistivitas listrik atau biasa disebutsebagai resistivitas saja, yaitu:

 Insulator adalah materi yang dapat mencegah penghantaran panas, ataupun muatan  listrik. Lawan dari insulator, adalah konduktor, yaitu materi yang dapat menghantar panas untuk sejenis polimer, silikone. Sifat-sifat Semikonduktor a. Resistivitas semikonduktor lebih kecil dari pada isolator tetapi lebih besar dari pada konduktor. b. Semikonduktor memiliki resistansi dengan koefisien suhu negatif, yaitu bahwa resistansi semikonduktor menurun dengan kenaikan suhu dan sebaliknya. Sebagai contoh, germanium menjadi isolator pada suhu rendah tetapi merupakan konduktor yang baik pada suhu tinggi.

3

c. Ketika ketakmurnian metalik yang tepat (seperti arsenik, gallium, dsb.) ditambahkan ke dalam semikonduktor, maka sifat-sifat konduksi arusnya berubah cukup besar. Inilah sifat yang paling khas dan penting.

2.2 Prinsip Dasar Semikonduktor

Semi konduktror mempunyai sifat kekonduksian diantara konduktor dan isolator. Contoh bahan semikonduktror ialah Silikon, Germanium, Plumbum Sulfida, Gallium Arsenida, Indium Antimi dadan Selenium. Bahan-bahan yang mempunyai sifat semikonduktif memiliki nilai hambatan jenis (ρ) antara konduktor dan isolator yaitu 10-6 - 104 ohm. Medan konduktivitas sebesar 10-6 - 104 ohm2 m-2 dengan energi gap yang lebih kecil dari 6 eV. Energi gap adalah energi yang diperlukan oleh elektron untuk memecahkan ikatan kovalen sehingga dapat berpindah jalur dari jalur valensi ke jalur konduksi. Bahan dasar semikonduktor dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu: -          Trivalent, memiliki atom dengan jumlah electron valensi 3 buah, contoh: Boron (B), Gallium (Ga), dan Indium (In) . -          Tetravalent, memiliki atom dengan jumlah electron valensi 4 buah seperti: Silikon (Si), dan Germanium (Ge). -          Pentavalent, memiliki atom dengan jumlah electron valensi 5 buah, contoh: Fosfor (P), Arsenikum (As), dan Antimon (Sb).

Susunan Atom Semikonduktor Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya adalah Silicon (Si),Germanium (Ge) dan Galium Arsenida (GaAs). Germanium dahulu adalah bahan satu-satunya yang dikenal untuk membuat komponen semikonduktor. Namun belakangan,silikon menjadi popular setelah ditemukan cara mengekstrak bahan ini dari alam. Silikonmerupakan bahan terbanyak ke dua yang ada dibumi setelah oksigen (O2). Struktur atom kristal silikon, satu inti atom (nucleus) masing-masing memiliki 4 elektron valensi. Ikatan inti atom yang stabil adalah jika dikelilingi oleh 8 elektron, sehingga 4 buah elektron atom kristal tersebut membentuk ikatan kovalen dengan ion-ion atom tetangganya pada suhu yang sangat rendah (0°K). Struktur atom silikon divisualisasikan seperti pada gambar berikut:

  Ikatan kovalen menyebabkan elektron tidak dapat berpindah dari satu inti atom keinti atom yang lain. Pada kondisi demikian, bahan semikonduktor bersifat isolator karena tidak ada elektron yang dapat berpindah untuk menghantarkan listrik. Pada suhu kamar, ada beberapa ikatan kovalen yang lepas karena energi panas, sehingga memungkinkan elektron terlepas dari ikatannya. Namun hanya beberapa jumlah kecil yang dapat terlepas, sehingga tidak memungkinkan untuk menjadi konduktor yang baik.

4

Ahli-ahli fisika terutama yang menguasai fisika quantum pada masa itu mencoba memberikan doping pada bahan semikonduktor ini. Pemberian doping dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi bebas dalam jumlah lebih banyak dan permanen, yang diharapkan akan dapat menghantarkan listrik.

Doping Semikonduktor Salah satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah sifat elektroniknya dapat diubah banyak dalam sebuah cara terkontrol dengan menambah sejumlah kecil ketidakmurnian. Ketidak murnian ini disebut dopant. Doping 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. (J.G.Bednarz 1986). Doping dalam produksi semikonduktor, doping menunjuk ke proses yang bertujuan menambah ketidakmurnian (impuritya) kepada semikonduktor sangat murni (juga disebut intrinsik) dalam rangka mengubah sifat listriknya. Ketidakmurnian ini tergantung dari jenis semikonduktor. Pemberian doping dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi 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 dopant ditambahkan (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 ini disebut sebagai berat atau tinggi. Hal ini ditunjukkan sebagai n- untuk dopant tipe-n atau p+ untuk doping tipe-p.

2.3 Bahan dasar semikonduktor a.    Persiapan bahan semikonduktor Semikonduktor dengan properti elektronik yang dapat diprediksi dan handal diperlukan untuk produksi massa. Tingkat kemurnian kimia yang diperlukan sangat tinggi karena adanya ketidaksempurnaan, bahkan dalam proporsi sangat kecil dapat memiliki efek besar pada properti dari material. Kristal dengan tingkat kesempurnaan yang tinggi juga diperlukan, karena kesalahan dalam struktur kristal (seperti di slokasi, kembaran, dan retak tumpukan) menganggu properti semikonduktivitas dari material. Retakan kristal merupakan penyebab utama rusaknya perangkat semikonduktor. Semakin besar kristal, semakin sulit mencapai kesempurnaan yang diperlukan. Proses produksi massa saat ini menggunakan ingot (bahan dasar) kristal dengan diameter antara 4 – 12 inci (± 30 cm) yang ditumbuhkan sebagai silinder kemudian di iris menjadi  wafer . Karena diperlukannya tingkat kemurnian kimia dan kesempurnaan struktur kristal untuk membuat perangkat semikonduktor, metode khusus telah dikembangkan untuk memproduksi bahan semikonduktor awal. Sebuah teknik untuk mencapai kemurnian tinggi termasuk pertumbuhan kristal menggunakan proses Czochralski. Langkah tambahan yang dapat digunakan untuk lebih meningkatkan kemurnian dikenal sebagai perbaikan zona. Dalam perbaikan zona, sebagian dari 5

kristal padat dicairkan. Impuritas cenderung berkonsentrasi di daerah yang dicairkan, sedangkan material yang diinginkan mengkristal kembali sehingga menghasilkan bahan lebih murni dan kristal dengan lebih sedikit kesalahan. b.        Macam-macam Badan Semikonduktor dan Penggunaannya No

Nama Semikonduktor

Penggunaannya

1

Barium Titinate (Ba Ti)

Termistor (PTC)

2

Bismut Telurida (Bi2 Te3)

Konversi termo elektrik

3

Cadmium sulfide (Cd S)

Sel Fotokonduktif

4

Gallium arsenide (Ga As)

Dioda, transistor, laser, led, generator gelombang dan Mikro

5

Germanium (Ge)

Diode dan transistor

6

Indium antimonida (In Sb)

Magnetoresistor, piezoresistor detektor dan  radiasi inframerah

7

Indium arsenida (In As)

Piezoresistor

8

Silikon (Si)

Diode, transistor dan IC

9

Silikon Carbida (Si Cb)

Varistor

10

Seng Sulfida (Zn S)

Perangkat penerangan elektro

11

Germanium Silikon (Ge Si)

Pembangkitan termoelektrik

12

Selenium (Se)

Rectifier

13

Aluminium Stibium (Al Sb)

Diode penerangan

14

Gallium pospor (Ga P)

Diode penerangan 6

15

Indium pospor (In P)

Filter inframerah

16

Tembaga Oksida

Rectifier

17

Plumbun Sulfur (Pb S)

Foto sel

18

Plumbun Selenium (Pb Se)

Foto sel

19

Indium Stibium (In Sb)

Detektor inframerah, filter inframerah dan generator Hall

Silikon adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Si dan nomor atom 14, merupakan unsur terbanyak kedua di bumi. Senyawa yang dibentuk bersifat paramagnetik. Unsur kimia ini ditemukan oleh (Jons Jakob Berzelius 1923). silikon hampir 25,7% mengikut berat. Biasanya dalam bentuk silikon dioksida (silika) dan silikat. Silikon sering digunakan untuk membuat serat optik

dan dalam operasi plastik digunakan untuk mengisi bagian tubuh pasien dalam bentuk silikon. Berikut beberapa contoh gambar pengaplikasian bahan semikonduktor yang sering ditemui :

(1)

(2) Gambar 1 resistor

Gambar 2 Transistor

7

(3)

(4)

Gambar 3 Termistor

Gambar 4 Intergrated Circuit(IC)

(5) Gambar 5 LED 2.4 Cara Kerja Semikonduktor Dalam kinerja semikonduktor kami mengambil transistor sebagai contoh dari cara kerja semikonduktor. Pada dasarnya, transistor dan tabung vakum memiliki fungsi yang serupa; keduanya mengatur jumlah aliran arus listrik. Untuk mengerti cara kerja semikonduktor, misalkan sebuah gelas berisi air murni. Jika sepasang konduktor dimasukan kedalamnya, dan diberikan tegangan DC tepat dibawah tegangan elektrolisis (sebelum air berubah menjadi Hidrogen dan Oksigen), tidak akan ada arus mengalir karena air tidak memiliki pembawa muatan (chargecarriers). Sehingga air murni dianggap sebagai isolator . Jika sedikit garam dapur dimasukan ke dalamnya, konduksi arus akan mulai mengalir, karena sejumlah pembawa muatan bebas (mobile carriers, ion) terbentuk. Menaikan konsentrasi garam akan meningkatkan konduksi, namun tidak banyak. Garam dapur sendiri adalah non-konduktor (isolator ), karena pembawa muatanya tidak bebas. Silikon murni sendiri adalah sebuah isolator, namun jika sedikit pencemar ditambahkan, seperti Arsenik, dengan sebuah proses yang dinamakan doping, dalam jumlah yang cukup kecil sehingga tidak mengacaukan tata letak kristal silikon, Arsenik akan memberikan electron bebas dan hasilnya memungkinkan terjadinya konduksi arus listrik. Ini karena Arsenik memiliki 5 elektron valensi di orbit terluarnya, sedangkan Silikon hanya 4 elektron valensi. Konduksi terjadi karena pembawa muatan bebas telah ditambahkan (oleh kelebihan elektron dari Arsenik). Dalam kasus ini,

8

sebuah Silikon tipe-n (n untuk negatif, karena pembawa muatannya adalah elektron yang bermuatan negatif) telah terbentuk. Selain dari itu, silikon dapat dicampur dengan Boron untuk membuat semikonduktor tipe-p. Karena Boron hanya memiliki 3 elektron valensi di orbit paling luarnya, pembawa muatan yang baru, dinamakan "lubang" (hole, pembawa muatan positif), akan terbentuk di dalam tata letak kristal silikon. Dalam tabung hampa, pembawa muatan (elektron) akan dipancarkan oleh emisi thermionic dari sebuah katode yang dipanaskan oleh kawat filamen. Karena itu, tabung hampa tidak bisa membuat pembawa muatan positif (hole). Dapat disimak bahwa pembawa muatan yang bermuatan sama akan saling tolak-menolak, sehingga tanpa adanya gaya yang lain, pembawa-pembawa muatan ini akan terdistribusi secara merata di dalam materi semikonduktor. Namun di dalam sebuah transistor bipolar (atau diode junction) dimana sebuah semikonduktor tipe-p dan sebuah semikonduktor tipe-n dibuat dalam satu keping silikon, pembawa-pembawa muatan ini cenderung berpindah ke arah sambungan P-N tersebut (perbatasan antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n), karena tertarik oleh muatan yang berlawanan dari seberangnya. Kenaikan dari jumlah pencemar (doping level) akan meningkatkan konduktivitas dari materi semikonduktor, asalkan tata-letak kristal silikon tetap dipertahankan. Dalam sebuah transistor bipolar, daerah terminal emiter memiliki jumlah doping yang lebih besar dibandingkan dengan terminal basis. Rasio perbandingan antara doping emiter dan basis adalah satu dari banyak faktor yang menentukan sifat penguatan arus (current gain) dari transistor tersebut. Jumlah doping yang diperlukan sebuah semikonduktor adalah sangat kecil, dalam ukuran satu berbanding seratus juta, dan ini menjadi kunci dalam keberhasilan semikonduktor. Dalam sebuah metal, populasi pembawa muatan adalah sangat tinggi; satu pembawa muatan untuk setiap atom.

2.5 Macam-Macam Semikonduktor a.    Semikonduktor Intrinsik Semikonduktor intrinsik merupakan semikonduktor murni tanpa adanya bahan pengotor. Silikon dan Germanium merupakan dua jenis semikonduktor yang sangat penting dalam elektronika. Keduanya terletak pada golongan IVA dalam tabel periodik dan mempunyai elektron valensi empat. Struktur kristal silikon dan germanium berbentuk tetrahedral dengan setiap atom memakai bersama sebuah elektron valensi dengan atom-atom tetangganya. Energi yang diperlukan untuk memutus sebuah ikatan kovalen adalah sebesar 1,1 eV untuk silikon dan 0,7 eV untuk germanium. Pada temperatur ruang (300K), sejumlah elektron mempunyai energi yang cukup besar untuk melepaskan diri dari ikatan dan tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi menjadi elektron bebas. Besarya energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari pita valensi kepita konduksi ini disebut energi terlarang (energy gap). Jika sebuah ikatan kovalent terputus, maka akan terjadi kekosongan atau lubang (hole). Pada daerah dimana terjadi kekosongan akan terdapat kelebihan muatan positif, dan daerah yang ditempati electron bebas mempunyai kelebihan muatan negatif. Kedua muatan inilah yang memberikan kontribusi adanya aliran listrik pada semikonduktor murni. Jika elektron valensi dari ikatan kovalen yang lain mengisi lubang tersebut, maka akan terjadi lubang

9

baru ditempat yang lain dan seolah-olah sebuah muatan positif bergerak dari lubang yang lama ke lubang baru. Proses aliran muatan ini, yang biasa disebut sebagai “arus drift” dapat dituliskan sebagai berikut “Peristiwa hantaran listrik pada semikonduktor adalah akibat adanya dua partikel masingmasing bermuatan positif dan negatif yang bergerak dengan arah yang berlawanan akibat adanya pengaruh medan listrik”. Akibat adanya dua pembawa muatan tersebut, besarnya rapat arus dinyatakan sebagai konduktivitas. Karena timbulnya lubang dan elektron terjadi secara serentak, maka pada semikonduktor murni, besar energi yang dibutuhkan untuk membentuk pasangan elektron dan hole pada semikonduktor intrinsik ditentukan oleh jarak celah energi antara pita valensi dengan pita konduksi semakin jauh jaraknya maka semakin besar energi yang dibutuhkan untuk membentuk elektron – hole sebagai pembawa muatan.

b.    Semi konduktor Ekstrinsik Semi konduktor ekstrinsik adalah semikonduktor yang prosesnya melalui proses pendopingan atau pengotoran bahan atom tertentu pada bahan semikondultor untuk menaikkan daya hantar semikonduktor. Terdapat dua tipe dalam semikonduktor ekstrinsik yaitu semikonduktor tipe n dan semikonduktor tipe p. 1.    Semikonduktor tipe n Semikonduktor tipe n dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil atom pengotor pentavalent pada silikon murni. Atom-atom pengotor (dopan) ini mempunyai lima elektron valensi sehingga secara efektif memiliki muatan sebesar +5q. Saat sebuah atom pentavalent menempati posisi atom silikon dalam kisi kristal, hanya empat elektron valensi yang dapat membentuk ikatan kovalent lengkap, dan tersisa sebuah elektron yang tidak berpasangan. Dengan adanya energi thermal yang kecil saja, sisa elektron ini akan menjadi electron 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. Dan karena atom pengotor memberikan elektron, maka atom pengotor ini disebut sebagai atom donor. 2.    Semikonduktor Tipe p Dengan cara yang sama seperti pada semikonduktor tipe n, semikonduktor tipe p dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil atom pengotor trivalent pada semikonduktor murni, misalnya: silikon murni. Atom-atom 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 yangdisebut lubang (hole). Material yang dihasilkan dari proses pengotoran ini disebut semikonduktor tipe p. Karena atom pengotor menerima elektron, maka atom pengotor ini disebut sebagai atom aseptor (acceptor). Sifat-sifat Sambungan pn Untuk menjelaskan sifat-sifat sambungan pn, pikirkan dua tipe bahan, masingmasing tipe p dan tipe n seperti pada gambar berikut. Bahan sebelah kiri adalah semikonduktor tipe p yang memiliki ion akseptor negatif (atom impuritas akseptor kekurangan satu elektron dan menjadi ion negatif) dan lubang bermuatan positif. Bahan sebelah kanan adalah semikonduktor tipe n dengan 10

ion donor positif (atom impuritas donor menyumbangkan satu elektron kepada kristal dan menjadi ion positif) dan elektron bebas.

Sekarang, anggap kedua keping di atas diperlakukan untuk membentuk sambungan pn. Pikirkan bahwa bahan tipe n mempunyai konsentrasi elektron bebas yang tinggi sedangkan bahan tipe p memiliki konsentrasi lubang yang tinggi. Karena itu pada sambungan terjadi kecenderungan elektron bebas berdifusi ke sisi p dan lubang ke sisi n.

Ketika elektron bebas bergerak menyeberang sambungan dari tipe n ke tipe p, maka ion donor positif terbuka yaitu bahwa mereka diambil elektron bebasnya. Sehingga muatan positif terbentuk pada sisi n dari persambungan. Pada saat yang sama, lubang bebas menyeberangi persambungan dan membuka ion akseptor negatif dengan pengisian di dalam lubang. Karena itu muatan negatif bersih terbentuk pada sisi p dari persambungan. Ketika ion-ion donor dan akseptor dalam jumlah yang cukup telah terbuka, maka difusi selanjutnya dicegah. Ini disebabkan karena muatan positif pada sisi n menolak lubang yang menyeberang dari tipe p ke tipe n dan muatan negatif pada sisi p menolah elektron bebas masuk dari tipe n ke tipe p. Kemudian terbentuk 11

penghalang yang melawan gerakan pembawa muatan selanjutnya yakni lubang dan elektron. Penghalang ini disebut penghalang potensial atau penghalang persambungan Vo. Penghalang potensial itu dalam orde 0,1 volt atau 0,3 volt. Diagram di atas menunjukkan distribusi potensial. Jelas dari diagram bahwa penghalang potensial Vo yang terjadi akan memunculkan medan listrik. Medan ini mencegah penyeberangan daerah penghalang masing-masing pembawa mayoritas. Selanjutnya dapat dikatakan bahwa di luar penghalang pada sisi persambungan bahan tersebut adalah netral. Hanya di dalam penghalang ada muatan positif pada sisi n dan muatan negatif pada sisi p. Daerah ini disebut sebagai lapisan pengosongan. Disebut demikian karena pembawa muatan yang mudah bergerak (elektron bebas dan lubang) telah dikosongkan di daerah ini.

Alat Semikonduktor Alat Semikonduktor atau semiconductor devices, adalah sejumlah komponen elektronik yang menggunakan sifat-sifat materi semikonduktor, yaitu Silikon, Germanium, dan Gallium Arsenide. Alat-alat semikonduktor jaman sekarang telah menggantikan alat thermionik  (sepertitabung hampa). Alat-alat semikonduktor ini menggunakan konduksi elektronik dalam bentuk padat(solid state), bukannya bentuk  hampa (vacuum state) atau bentuk gas (gaseous state). Alat-alat semikonduktor dapat ditemukan dalam bentuk-bentuk dicrete (potongan) seperti transistor, diode, dain lain-lain, atau dapat juga ditemukan sebagai bentuk terintegrasi dalam jumlah yang sangat besar (jutaan) dalam satu keping Silikon yang dinamakan Sirkuit terpadu (IC). adapun jenis IC yang bertegangan tinggi ( High Voltage IC ) adalah IC berdaya monolitik bertegangan tinggi dengan menggunakan struktur bebas-pengancing dielektrik yang unik. Penggerak motor chip tunggal ( single chip motor driver ), gate driver dan IC pencitraan ultrasound untuk aplikasi industri, konsumen dan medis. Dasar alat semi konduktor Bila sebuah semikonduktor murni dan tidak ter"eksitasi" oleh sebuah input sepertimedan listrik dia mengijinkan hanya jumlah sangat kecilarus listrik untuk berada dalam dirinya, dan ia merupakan sebuah insulator. Alasan utama mengapa semikonduktor  begitu berguna adalah konduktivitas semikonduktor yang dapat dimanipulasi dengan menambahkan ketidakmurnian (doping, dengan pemberian sebuah medan listrik, dikenai cahaya, atau dengan cara lain. CCD, sebagai contoh, unit utama dalamkamera digital,  bergantung pada kenyataan bahwa konduktivitas semikonduktor meningkat denganterkenanya sinar. Operasi transistor tergantung konduktivitas semikonduktor yang dapat ditingkatkan dengan hadirnya sebuah medan listrik. Konduksi arus dalam sebuahsemikonduktor terjadi melalui elektron yang dapat bergerak atau bebas danlubang. Lubang bukan partikel asli; dalam keadaan yang membutuhkan pengetahuan fisika semikonduktor untuk dapat mengerti: sebuah lubang adalah ketiadaan sebuahelektron.  Ketiadaan ini, atau lubang ini, dapat diperlakukan sebagai muatan-positif yang merupakan lawan dari elektron yang bermuatan-negatif. Untuk mudahnya penjelasan "elektron bebas" disebut "elektron", tetapi harus dimengerti bahwa mayoritas elektron dalam benda padat, tidak bebas, tidak menyumbang kepada konduktivitas.

12

Bila sebuah kristal semikonduktor murni sempurna, tanpa ketidakmurnian, dan ditaruh disuhu yang mendekatinol mutlak dengan tanpa "eksitasi" (yaitu, medan listrik  atau cahaya), dia tidak akan berisi elektron bebas dan tidak ada lubang, dan oleh karenaitu akan menjadi sebuah insulator sempurna. Pada suhu ruangan, eksitasi panas memproduksi beberapa elektron bebas dan lubang dalam pasangan-pasangan, tetapi kebanyakan semikonduktor pada suhu ruangan adalah insulator untuk kegunaan praktikum.

2.6 Contoh soal

1. Jelaskan pengertian dari bahan semikonduktor dan Apa arti dari elektron valensi? Semikonduktor adalah bahan yang sifat-sifat kelistrikannya terletak antara sifat-sifat konduktor dan isolator. Sifat-sifat kelistrikan konduktor maupun isolator tidak mudah berubah oleh pengaruh temperatur, cahaya atau medan magnit, tetapi pada semikonduktor sifat-sifat tersebut sangat sensitif. Elektron valensi adalah jumlah elektron yang menempati orbit terluar dari struktur atom suatu bahan. 2. . Apa yang dimaksud dengan semikonduktor intrinsik? Semikonduktor intrinsik adalah bahan semikonduktor murni (belum diberi ampuran /pengotoran) dimana jumlah elektron bebas dan holenya adalah sama. Konduktivitas semikonduktor intrinsik sangat rendah, karena terbatasnya jumlah pembawa muatan hole maupun elektron bebas 3. Jelaskan sifat-sifat bahan semikonduktor ! a. Resistivitas semikonduktor lebih kecil dari pada isolator tetapi lebih besar dari pada konduktor. b. Semikonduktor memiliki resistansi dengan koefisien suhu negatif, yaitu bahwa resistansi semikonduktor menurun dengan kenaikan suhu dan sebaliknya. Sebagai contoh, germanium menjadi isolator pada suhu rendah tetapi merupakan konduktor yang baik pada suhu tinggi. c. Ketika ketakmurnian metalik yang tepat (seperti arsenik, gallium, dsb.) ditambahkan ke dalam semikonduktor, maka sifat-sifat konduksi arusnya berubah cukup besar. 4. Sebutkan bahan dasar bahan semikonduktor dan perbedaan nya ! Bahan semikonduktor dibedakan menjadi 3 yaitu : 13

a. Trivalent, memiliki atom dengan jumlah electron valensi 3 buah, contoh: Boron (B), Gallium (Ga), dan Indium (In) . b. Tetravalent, memiliki atom dengan jumlah electron valensi 4 buah seperti: Silikon (Si), dan Germanium (Ge). c. Pentavalent, memiliki atom dengan jumlah electron valensi 5 buah, contoh: Fosfor (P), Arsenikum (As), dan Antimon (Sb).

BAB II PENUTUP 3.1 Kesimpulan Semi konduktor merupakan bahan dengan konduktivitas listrik yang berada diantara insulator dan konduktor. Semikonduktor bersifat sebagai insulator pada temperatur yang sangat rendah (mendekati 0oK), namun pada temperatur ruangan (sekitar 30oK) besifat sebagai konduktor. Bahan dasar semikonduktor dapat digolongkan atas tiga jenis yaitu Trivalent, Tetravalent, dan Pentavalent yang masih murni (semikonduktor intrinsik), namun setelah pendopingan atau mengotoran, muncullah  semikonduktor baru yaitu semikonduktor ekstrinsik (tak murni) yang memiliki dua tipe yaitu semikonduktor tipe n dan semikonduktor tipe p. Semikonduktor ekstrinsik inilah yang digunakan sebagai bahan dasar elektronika seperti dioda, transistor, Integrated Circuit dan lain sebagainya.

14

DAFTAR PUSTAKA -       http://www.scribd.com/doc/51137880/Makalah-semikonduktor (diakses pada tanggal 16-032013). -       http://putry-wahyuni.blogspot.com/2012_05_01_archive.html (diakses pada tanggal 16-032013). -       http://www.scribd.com/doc/48264847/MAKALAH-Semi-Semikonduktor (diakses pada tanggal 17-03-2013).

15