Semikonduktor adalah bahan pembuat komponen dasar elektronika(dioda, transistor, JFET, MOSFER,IC). Contoh bahan tersebut adalah silikon dan germanium. Silikon dan germanium dipilih kerena stabil pada suhu tinggi.
1.1 Teori Atom
1911. Rutherford, menyebutkan:
-sebahagian massa atom dan muatan positif berkumpul pada inti.
-nukleus dengan elektron bergerak di sekitarnya.
-elektron(-), proton(+), neutron(netral).
1913. Niels Bohr, menyebutkan:
-elektron atom tersusun atas sub kulit (orbit)
-semakintinggi orbit maka semakin tinggi energi
-orbit mulai dari K sampai Q
 |
| Gambar 1. Orbit-Orbit Elektron |
 |
| Gambar 2. Orbit Elektron K s/d Q |
1.2 Struktur Atom Bahan Semikonduktor
Pada suhu 0 derajat C isolator mempunyai elektron valensi yang terikat pada tempatnya (elektron terluar). Bahan dan elektron valensinya
-boron= 3
-forfor=5
-galium=3
-arsenikum=5
Bahan yang mempunyai elektron valensi 3 adalah tipe p , sedangkan yang mempunyai elektron valensi 5 merupakan tipe n. p kekurangan elektron, n kelebihan elektron. Bahan semikonduktor mempunyai elektron valensi 4.
silikon+fosfor= tipe n (-) =>> kelebihan elektron
4 e val +5 e val
silikon +boron= tipe p (+) =>> muatan listrik positif
1.3 Struktur Atom Silikon dan Germanium
sifatnya:
- Stabil pada suhu tinggi
- Silikon (0,6 volt) banyak digunakan gari germanium (0,3 volt)
- e silikon 14 , germainum 32 , e val nya 4
 | ||
| Gamabar 3. Struktur Atom Silikon |
 |
| Gambar 4.Struktur Atom Silikon dan Elektron Valensi |
 |
| Gambar 5. Struktur Irisan Kristal Silikon |
+14 pada inti(netral) merupakan muatan positif yang mengimbangi muatan negatif (elektron) kulit terluar berusaha memenuhi elektron 8. Atom mencoba menjadi gas mulia (neon kypton) kumpulan atom silikon menarik 4 atom dari tetangga , sehingga membentuk kristal . kristal merupakan susunan yang membentuk pola teratur yang membetuk pola ikatan teratur (kovalen) dan menjadi benda padat . Semakin tinggi suhu semakin banyak kovalen yang dipecah . Apabila dipecah semakin banyak elektron valensi . Energi pemecah tersebut disebut energi gap (Eg).
 |
| Gambar 6. Hubungan Kulit Elektron dan Kulit Orbit |
Hubungan elektron dengan kulit orbit
Hukum dasar hubungan elektron dengan kulit orbit :
1. Elektron tidak dapat berada di antara 2 kulit orbit.
2. Elektron-elektron pada suatu kulit mempunyai rentang tenaga
3. Elektron-elektron perlu cukup tenaga untuk melompat ke kulit orbit lain.
Ikatan kovalen =>> pecah =>> lepas elektron =>>terbentuk elektron bebas =>> meninggalkan tempatnya=>>tempatyang ditinggalkan menjadi ruang kosong(hole).
 |
| Gambar 7.Elektron Lepas Akibat Pecahnya Ikatan Kovalen |
pada suhu 0k tidak ada elektron yang lepas.apabila suhu dinaikkan dan Eg menjadi cukup , hal tersebut dapat membuat elektron berpindah dari valensi ke bidang konstruksi.
 |
| Gambar 8. Bidang Tenaga Kristal Pasa Suhu 0k |
 |
| Gambar 9. Bidang Tenaga Kristal Pasa Suhu Agak Tinggi |
Aliran elektron pada gambar, kebalikannya akan membuat arah aliran hole.
 |
| Gambar 10. Mekanisme Konduksi Logam |
1.4 Semikonduktor Jenis N
Diperoleh dari doping e val 5
terjadinya e bebas pada semikonduktor tipe n. Semikonduktor tipe n terbentuk elektron disertai dengan ion arus tenaga elektron atom donor (D) positif yang tidak dapat bergerak.
 |
| Gambar 11. Terjadi Elektron Bebas Pada Semikonduktor Tipe N |
 |
| Gambar 12.Arus Tenaga Elektron Valensi Atom Donor |
diperoleh doping e val 3. Terbentuk hole disertai ion negatif yang tidak dapat bergerak. Konduktifitas bahan semiknduktor terletak di antara konduktor dan isolator.
 |
| Gambar 12. Terjadi Elektron Bebas Pada Semikonduktor tipe P |
 |
| Gambar 13.Arus Tenaga Elektron Valensi Atom Aseptor |
Jika ada sejumlah besar elektron pada salah satu tempat pada bahan sedangkan pada tempat lainnya terdapat sedikit elektron , maka elektron-elektron akan mengalir dari tempat padat ketempat yang sedikit sampai tercapai suatu kesetimbangan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar