Contoh Bahan Semikonduktor

Menurut kemampuannya untuk menghantarkan arus listrik, bahan dibagi menjadi tiga kategori: Konduktor, Isolator, dan Semikonduktor. Contoh konduktor yang paling menonjol adalah logam, seperti tembaga Cu, aluminium Al, dan Ag perak; dan isolator polimer dan kaca. Kelas ketiga akan dibahas selanjutnya: semikonduktor.

Sifat listrik semikonduktor antara lain isolator dan konduktor.Silicon Si dan Germanium Ge adalah contoh semikonduktor terkenal yang sering digunakan dalam pembuatan berbagai perangkat elektronik.. Sifat listrik semikonduktor dapat diubah dengan beberapa urutan besarnya, menambahkan jumlah atom asing yang terkontrol ke bahan.

Semikonduktor berperilaku sebagai isolator pada suhu rendah, tetapi jika ini meningkat, mereka berperilaku sebagai konduktor. Dualitas konduktivitas ini disebabkan oleh fakta bahwa elektron valensi material terikat secara longgar pada inti masing-masing. atom, tetapi tidak cukup, sehingga kenaikan suhu akan memungkinkan mereka meninggalkan atom untuk bersirkulasi melalui kisi atom bahan. Begitu elektron meninggalkan atom, ia meninggalkan lubang di tempatnya yang dapat diisi oleh elektron lain yang beredar di kisi.

Ini adalah kasus unsur kimia yang disebutkan sebelumnya, Silikon Si dan Germanium Ge, yang memiliki empat elektron valensi pada tingkat terakhirnya. Perlu dicatat bahwa, untuk menambah energi pada bahan semikonduktor, selain perpindahan panas, cahaya dapat diterapkan.

Untuk lebih memahami perilaku bahan semikonduktor, Teori Band akan digunakan.

Teori Band

 Konsep dari Pita Valencia, yang merupakan akumulasi energi yang dimiliki oleh elektron valensi.

Selain itu, teori ini menangani definisi Pita Konduksi, sebagai energi bersama yang harus ditarik elektron dari atomnya. Elektron yang berada di pita konduksi dapat bersirkulasi melalui bahan jika ada tegangan listrik yang mendorongnya antara dua titik.

Berdasarkan dua Band, kasus Konduktor, Insulator dan Semikonduktor akan dipelajari untuk memiliki perspektif untuk yang terakhir.

Untuk Konduktor, Energi dari Pita Valencia lebih besar daripada elektron dari Pita Konduksi. Sedemikian rupa sehingga pita tumpang tindih dan banyak elektron Valencia ditempatkan pada Konduksi dengan sangat mudah, dan oleh karena itu, dengan opsi beredar di tengah.

Untuk Insulator, di sisi lain, Energi Pita Konduksi jauh lebih besar daripada Energi Pita Valencia. Disini terdapat celah antara Pita Konduksi dan Pita Konduksi, sehingga elektron Valencia tidak dapat mengakses Pita Konduksi yang akan kosong. Itulah sebabnya isolator tidak konduksi. Hanya pada suhu tinggi bahan ini dapat menjadi konduktif.

Dalam kasus Semikonduktor, Pita Konduksi masih lebih besar dari Pita Valencia, tetapi jarak antara keduanya jauh lebih kecil, sehingga dengan peningkatan energi, elektron Valencia melompat ke Pita Konduksi dan dapat bersirkulasi melalui medium. Ketika sebuah elektron melompat dari Pita Valencia ke Pita Konduksi, ia meninggalkan telur di Pita Valencia yang juga dianggap sebagai pembawa arus listrik.

Dalam semikonduktor, dua jenis pembawa arus listrik dibedakan: elektron bermuatan negatif, dan lubang, bermuatan positif.

Jenis Semikonduktor 

Ada dua kelas Semikonduktor menurut kemurniannya. Bahan Semikonduktor dalam keadaan murni dikenal sebagai Semikonduktor Intrinsik; dan ada Semikonduktor Ekstrinsik, yang murni tetapi terkontaminasi dengan kotoran dalam proporsi yang sangat kecil, seperti satu partikel dalam setiap sejuta.

Proses kontaminasi ini disebut Doping, yang pada gilirannya memanifestasikan dirinya dalam dua jenis.

Jenis Doping yang pertama adalah Tipe N, di mana bahan terkontaminasi dengan valensi 5 atom, seperti Fosfor P, Arsenik As, atau Antimon Sb. Dengan melibatkan elektron valensi kelima dalam struktur atom tetravalen, dipaksa untuk mengembara melalui bahan semikonduktor, tanpa menemukan situs yang stabil di mana Ditempatkan. Himpunan elektron yang menyimpang ini disebut Elektron Mayoritas.

Jenis Doping yang kedua adalah Tipe P, di mana bahan semikonduktor terkontaminasi dengan atom valensi 3, seperti Boron B, Gallium Ga, atau Indium In. Jika atom ini dimasukkan ke dalam materi, sebuah lubang tetap ada di mana elektron harus pergi. Lubang bergerak dengan mudah melalui struktur material, seolah-olah itu adalah pembawa muatan positif. Dalam hal ini, lubang adalah Operator Mayoritas.

Aplikasi Semikonduktor: Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari gabungan dua kristal semikonduktor ekstrinsik, yang satu bertipe N dan yang lain bertipe P. Dengan menggabungkannya, sebagian dari kelebihan elektron tipe-N lolos ke kristal tipe-P, dan sebagian dari lubang tipe-P lolos ke kristal tipe-N. Sebuah strip yang disebut Zona Transisi dibuat di persimpangan, yang memiliki medan listrik yang berperilaku seperti penghalang yang menentang lewatnya lebih banyak elektron dari Zona N ke Zona P dan lubang dari Zona P ke Zona N

Ketika Dioda terhubung ke baterai, dua kasus berbeda terjadi: Bias Maju dan Bias Mundur.

Dalam Polarisasi Langsung, kutub positif terhubung ke kristal P dan kutub negatif ke kristal N. Ini membuat zona transisi jauh lebih sempit, memecahkan penghalang dan memungkinkan aliran arus bebas. Dalam kondisi ini, Dioda bersifat Konduktif.

Dalam Polarisasi Terbalik, kutub positif terhubung ke kristal N dan kutub negatif ke kristal P. Ini membuat zona transisi jauh lebih luas, memperkuat penghalang yang mencegah lewatnya arus. Dalam hal ini, Dioda adalah Isolasi.

Aplikasi Dioda banyak. Namun, aplikasi yang paling populer adalah yang menggunakannya sebagai Rectifier. Penyearah adalah sistem yang mampu mengubah sinyal input bolak-balik sinusoidal menjadi sinyal lain yang memiliki pengertian yang sama, untuk kemudian mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Sebelum menyearahkan arus, digunakan trafo yang menurunkan nilai tegangan.

Contoh Bahan Semikonduktor

Berdasarkan kelompok di mana mereka hadir dalam Tabel Periodik, ini adalah beberapa contoh elemen semikonduktor:

Golongan IIIA: Boron B, Aluminium Al, Gallium Ga, Indium In.

PPN Kelompok: Silikon Si, Germanium Ge.

Golongan VA: Fosfor P, Arsenik As, Antimon Sb.

Grup VIA: Sulphur S, Selenium Se, Tellurium Te.