Semikonduktor

A. Pengertian

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 magnet, tetapi pada semikonduktor sifat-sifat tersebut sangat sensitive. Semikonduktor tersusun dari atom dari unsur golongan IV A yang mana memiliki 4 elektron luar yang bisa dipakai untuk ikatan kimia dalam molekul atau dalam kristal.

B. Struktur Atom Semikonduktor

Semikonduktor tersusun dari atom dari unsur golongan IV A yang mana memiliki 4 elektron luar yang bisa dipakai untuk ikatan kimia dalam molekul atau dalam kristal.Semikonduktor tersebut dapat dibuat menggunakan bahan silikon dan germanium. 

Agar konduktivitas semikonduktor baik, maka bahan semikonduktor dicampur dengan bahan lain (doping) seperti boron, arsenikum, gallium, fosfor dan lainnya. Berdasarkan jenis dopingnya, semikonduktor memiliki dua tipe, yaitu semikonduktor tipe P dan semikonduktor tipe N. 

Semikonduktor Tipe N

Semikonduktor tipe N merupakan semikonduktor yang didoping dengan bahan ketidak murnian (impuritas) bervalensi lima (penta-valens). Bahan dopan yang bervalensi lima ini misalnya antimoni, arsenik, dan fospor. .

Struktur Kristal Semikonduktor (Silikon) Tipe N

Karena atom antimoni (Sb) bervalensi lima, maka empat elektron valensi mendapatkan pasangan ikatan kovalen dengan atom silikon sedangkan elektron valensi yang kelima tidak mendapatkan pasangan. Oleh karena itu ikatan elektron kelima ini dengan inti menjadi lemah dan mudah menjadi elektron bebas. Karena setiap atom depan ini menyumbang sebuah elektron, maka atom yang bervalensi lima disebut dengan atom donor. Dan elektron “bebas” sumbangan dari atom dopan inipun dapat dikontrol jumlahnya atau konsentrasinya.

Meskipun bahan silikon type n ini mengandung elektron bebas (pembawa mayoritas) cukup banyak, namun secara keseluruhan kristal ini tetap netral karena jumlah muatan positif pada inti atom masih sama dengan jumlah keseluruhan elektronnya. Pada bahan type n disamping jumlah elektron bebasnya (pembawa mayoritas) meningkat, ternyata jumlah holenya (pembawa minoritas) menurun. Hal ini disebabkan karena dengan bertambahnya jumlah elektron bebas, maka kecepatan hole dan elektron ber-rekombinasi (bergabungnya kembali elektron dengan hole) semakin meningkat. Sehingga jumlah holenya menurun.

Semikonduktor Tipe P

Semikonduktor tipe P merupakan semikonduktor yang didoping dengan bahan ketidak murnian (impuritas) bervalensi tiga. Bahan dopan yang bervalensi tiga tersebut misalnya boron, galium, dan indium. Struktur kisi-kisi kristal semikonduktor (silikon) type p adalah seperti gambar dibawah.

Struktur Kristal Semikonduktor (Silikon) Tipe P

Karena atom dopan mempunyai tiga elektron valensi, dalam gambar diatas adalah atom Boron (B) , maka hanya tiga ikatan kovalen yang bisa dipenuhi. Sedangkan tempat yang seharusnya membentuk ikatan kovalen keempat menjadi kosong (membentuk hole) dan bisa ditempati oleh elektron valensi lain. Dengan demikian sebuah atom bervalensi tiga akan menyumbangkan sebuah hole. Atom bervalensi tiga (trivalent) disebut juga atom akseptor, karena atom ini siap untuk menerima elektron.

Seperti halnya pada semikonduktor type n, secara keseluruhan kristal semikonduktor type n ini adalah netral. Karena jumlah hole dan elektronnya sama. Pada bahan type p, hole merupakan pembawa muatan mayoritas. Karena dengan penambahan atom dopan akan meningkatkan jumlah hole sebagai pembawa muatan. Sedangkan pembawa minoritasnya adalah elektron.