uraian tentang aplikasi bahan semikonduktor dalam kehidupan sehari-hariFull description
Full description
Full description
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Apabila kita berbicara tentang elektronika maka tidak akan lepas dari semikonduktor. Memang Memang pada aal kela!irann" kela!irann"aa elektronik elektronikaa dide#enisika dide#enisikan n sebagai sebagai cabang ilmu listrik "ang mempel mempela$a a$ari ri perge pergerak rakan an muatan muatan didala didalam m gas ataupu ataupun n %akum. %akum. Penera Penerapan pann" n"aa sendir sendirii $uga $uga menggunakan komponen&komponen "ang utaman"a meman#aat keduamedium ini' "ang dikenal sebagai (acuum )ube. Akan tetapi se$ak ditemukann"a transistor' ter$adi peruba!an tren dimana penggunaan semikonduktor sebagai pengganti material komponen semakin populer dikalangan praktisi elektronika. Puncakn"a adala! saat ditemukann"a *angkaian )erpadu )erpadu +Integrated ,ircuit pada ak!ir dekade /&an "ang tela! men"eder!anakan berbagai rangkaian "ang sebelumn"a berukuran besar men$adi sangat kecil. 0elain itu penggunaan material semikonduktor $uga memberikan #leksibilitas dalam penerapann"a. Material semikonduktor' seperti $uga material&material lainn"a terdiri atas atom&atom "ang berukuran sangat kecil. Atom&atom ini terdiri atas nukleus +inti- "ang dikelilingi ole! se$umla! elektron. elektron. Nukleus sendiri terdiri terdiri atas neutron dan proton. proton. Proton bermuatan bermuatan positi#' elektron bermuatan negati#' sedangkan neutron netral. Elektron&elektron "ang mengelilingi nukleus ini tersebar pada beberapa lapisan kulit dengan $arak tertentu dari nukleus' dimana energin"a semakin meningkat seiring dengan meningkatn"a $arak dari setiap lapisan kulit ter!adap nukleus. Elektron pada lapisan terluar disebut elektron %alensi. Akti#itas kimiai dari sebua! unsur terutama ditentukan ole! $umla! elektron %alensi ini. Dalam perkembangan"a semikonduktor men$adi ba!an "ang sangat penting' terutama dalam dunia ektron ektronika ika.. 0emiko 0emikondu ndukto ktorr merupa merupakan kan elemen elemen dasar dasar dari dari kompon komponen en elektr elektroni onika ka sepert sepertii dioda' dioda' transistor dan I, +Integrated ,ircuit-. 1.
*umusan Masala! Adapun rumusan masala! dari makala! ini adala! sebagai berikut2
1.
Apaka! pengertian semikonduktor3
.
Apa prinsip dasar semikonduktor3
4.
Bagaimana susunan atom dan doping semikonduktor3
5.
Apa sa$a ba!an dasar semikonduktor3
.
Bagaimana cara ker$a semikonduktor3
6.
Apa sa$a macam&macam semikonduktor3
7.
Alat semikonduktor3
1.4
)u$uan
)u$uan dari makala! ini agar peserta diskusi atau pembaca dapat mengeta!ui2 1.
Apa itu semikonduktor
.
Prinsip dasar semikonduktor
4.
0usunan atom dan doping semikonduktor
5.
Ba!an dasar dan cara ker$a semikonduktor
.
)er$adin"a semikonduktor ekstrinsik tipe n da tipe p
6.
Alat&alat dari semikonduktor
BAB II PEMBAHA0AN
.1 Pengertian 0emikonduktor a. Pengertian Umum Disebut semikonduktor atau setenga! konduktor' karena ba!an ini memang bukan konduktor murni. Ba!an ini si#atn"a berada diantara insulator dan konduktor. Ba!an&ba!an logam seperti tembaga' besi' tima! disebut sebagai konduktor "ang baik sebab logam memiliki susunan atom "ang sedemikian rupa' se!ingga elektronn"a dapat bergerak bebas. b. Pengertian 8!usus 0emikonduktor adala! sebua! ba!an dengan kondukti%itas listrik "ang berada diantara insulator dan konduktor. 0ebua! semikonduktor bersi#at sebagai insulator pada temperatur "ang sangat renda!' namun pada temperatur ruangan besi#at sebagai konduktor. +8. Muller 19:6-. 8ondukti%itas listrik adala! ukuran dari kemampuan suatu ba!an untuk meng!antarkan arus listrik . ;ika suatu beda potensial listrik ditempatkan pada u$ung& u$ung sebua! konduktor' muatan&muatan bergerakn"a akan berpinda!' meng!asilkan arus listrik. 8ondukti%itas listrik +<- dide#insikan sebagai ratio dari rapat arus +;- ter!adap kuat medan listrik +E-2
Pada beberapa $enis ba!an dimungkinkan terdapat kondukti%itas listrik "ang anisotropik. Laan dari kondukti%itas listrik adala! resisti%itas listrik atau biasa disebutsebagai resisti%itas sa$a' "aitu2
Insulator adala! materi "ang dapat mencega! peng!antaran panas' ataupun muatan listrik . Laan dari insulator' adala! konduktor ' "aitu materi "ang dapat meng!antar panas untuk se$enis polimer' silikone.
. Prinsip Dasar 0emikonduktor 0emikonduktror mempun"ai si#at kekonduksian diantara konduktor dan isolator. ,onto! ba!an semikonduktror iala! 0ilikon' =ermanium' Plumbum 0ul#ida' =allium Arsenida' Indium Antimi dadan 0elenium. Ba!an&ba!an "ang mempun"ai si#at semikondukti# memiliki nilai !ambatan $enis +>- antara konduktor dan isolator "aitu 1/&6 & 1/5 o!m. Medan kondukti%itas
sebesar 1/&6 & 1/5 o!m& m& dengan energi gap "ang lebi! kecil dari 6 e(. Energi gap adala! energi "ang diperlukan ole! elektron untuk memeca!kan ikatan ko%alen se!ingga dapat berpinda! $alur dari $alur %alensi ke $alur konduksi. Ba!an dasar semikonduktor dapat dibedakan men$adi tiga $enis' "aitu2
& )ri%alent' memiliki atom dengan $umla! electron %alensi 4 bua!' conto!2 Boron +B-' =allium +=a-' dan Indium +In- . & )etra%alent' memiliki atom dengan $umla! electron %alensi 5 bua! seperti2 0ilikon +0i-' dan =ermanium +=e-. & Penta%alent' memiliki atom dengan $umla! electron %alensi bua!' conto!2 ?os#or +P-' Arsenikum +As-' dan Antimon +0b-.
.4 0usunan Atom 0emikonduktor Ba!an semikonduktor "ang ban"ak dikenal conto!n"a adala! 0ilicon +0i-'=ermanium +=e- dan =alium Arsenida +=aAs-. =ermanium da!ulu adala! ba!an satu&satun"a "ang dikenal untuk membuat komponen semikonduktor. Namun belakangan'silikon men$adi popular setela! ditemukan cara mengekstrak ba!an ini dari alam. 0ilikonmerupakan ba!an terban"ak ke dua "ang ada dibumi setela! oksigen +@-. 0truktur atom kristal silikon' satu inti atom +nucleus- masing&masing memiliki 5 elektron %alensi. Ikatan inti atom "ang stabil adala! $ika dikelilingi ole! : elektron' se!ingga 5 bua! elektron atom kristal tersebut membentuk ikatan ko%alen dengan ion&ion atom tetanggan"a pada su!u "ang sangat renda! +/8-. 0truktur atom silikon di%isualisasikan seperti pada gambar berikut2
Ikatan ko%alen men"ebabkan elektron tidak dapat berpinda! dari satu inti atom keinti atom "ang lain. Pada kondisi demikian' ba!an semikonduktor bersi#at isolator karena tidak ada elektron "ang dapat berpinda! untuk meng!antarkan listrik. Pada su!u kamar' ada beberapa ikatan ko%alen "ang lepas karena energi panas' se!ingga memungkinkan elektron terlepas dari ikatann"a. Namun !an"a beberapa $umla! kecil "ang dapat terlepas' se!ingga tidak memungkinkan untuk men$adi konduktor "ang baik. A!li&a!li #isika terutama "ang menguasai #isika uantum pada masa itu mencoba memberikan doping pada ba!an semikonduktor ini. Pemberian doping dimaksudkan untuk
mendapatkan elektron %alensi bebas dalam $umla! lebi! ban"ak dan permanen' "ang di!arapkan akan dapat meng!antarkan listrik.
.5 Doping 0emikonduktor 0ala! satu alasan utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adala! si#at elektronikn"a dapat diuba! ban"ak dalam sebua! cara terkontrol dengan menamba! se$umla! kecil ketidakmurnian. 8etidak murnian ini disebut dopant. Doping se$umla! besar ke semikonduktor dapat meningkatkan kondukti%itasn"a dengan #aktor lebi! besar dari satu mil"ar. Dalam sirkuit terpadu modern' misaln"a' pol"cr"stalline silicon didop&berat seringkali digunakan sebagai pengganti logam. +;.=.BednarC 19:6-. Doping dalam produksi semikonduktor' doping menun$uk ke proses "ang bertu$uan menamba! ketidakmurnian +impurit"a- kepada semikonduktor sangat murni +$uga disebut intrinsik- dalam rangka menguba! si#at listrikn"a. 8etidakmurnian ini tergantung dari $enis semikonduktor. Pemberian doping dimaksudkan untuk mendapatkan elektron %alensi bebas dalam $umla! lebi! ban"ak dan permanen' "ang di!arapkan akan dapat menga!antarkan listrik. Beberapa dopant biasan"a ditamba!kan ketika boule ditumbu!kan' memberikan setiap a#er doping aal "ang !ampir seragam. Untuk membedakan unsur sirkuit' ila"a! terpili! +biasan"a dikontrol ole! p!otolit!ogra#i- didop lebi! lan$ut dengan Proses di#usi atau implantasi ion' metode kedua lebi! populer dalam produksi skala besar karena kemuda!an pengontrolann"a. ;umla! atom dopant "ang dibutu!kan untuk menciptakan sebua! perbedaan dalam kemampuan sebua! semikonduktor sangat kecil. Bila se$umla! kecil atom dopant ditamba!kan +dalam order 1 setiap 1//.///./// atom-' doping ini disebut renda! atau ringan. 8etika lebi! ban"ak atom dopant ditamba!kan +dalam order 1/.///- doping ini disebut sebagai berat atau tinggi. Hal ini ditun$ukkan sebagai n& untuk dopant tipe&n atau p untuk doping tipe&p.
. Ba!an dasar semikonduktor a.
Persiapan ba!an semikonduktor
0emikonduktor dengan properti elektronik "ang dapat diprediksi dan !andal diperlukan untuk produksi massa. )ingkat kemurnian kimia "ang diperlukan sangat tinggi karena adan"a ketidaksempurnaan' ba!kan dalam proporsi sangat kecil dapat memiliki e#ek besar pada properti dari material. 8ristal dengan tingkat kesempurnaan "ang tinggi $uga diperlukan' karena kesala!an dalam struktur kristal +seperti di slokasi' kembaran' dan retak tumpukan- menganggu properti semikondukti%itas dari material. *etakan kristal merupakan pen"ebab utama rusakn"a perangkat semikonduktor. 0emakin besar kristal' semakin sulit mencapai kesempurnaan "ang diperlukan. Proses produksi massa saat ini menggunakan ingot +ba!an dasar- kristal dengan diameter antara 5 1 inci +F 4/ cm- "ang ditumbu!kan sebagai silinder kemudian di iris men$adi a#er . 8arena diperlukann"a tingkat kemurnian kimia dan kesempurnaan struktur kristal untuk membuat perangkat semikonduktor' metode k!usus tela! dikembangkan untuk memproduksi ba!an semikonduktor aal. 0ebua! teknik untuk mencapai kemurnian tinggi termasuk
pertumbu!an kristal menggunakan proses ,Coc!ralski. Langka! tamba!an "ang dapat digunakan untuk lebi! meningkatkan kemurnian dikenal sebagai perbaikan Cona. Dalam perbaikan Cona' sebagian dari kristal padat dicairkan. Impuritas cenderung berkonsentrasi di daera! "ang dicairkan' sedangkan material "ang diinginkan mengkristal kembali se!ingga meng!asilkan ba!an lebi! murni dan kristal dengan lebi! sedikit kesala!an. b.
Macam&macam Badan 0emikonduktor dan Penggunaann"a Nama 0emikonduktor
Penggunaann"a
Barium )itinate +Ba )i-
)ermistor +P),-
Bismut )elurida +Bi )e4-
8on%ersi termo elektrik
,admium sul#ide +,d 0-
0el ?otokondukti#
=allium arsenide +=a As-
Dioda' transistor' laser' led' generator gelombang dan Mikro
=ermanium +=e-
Diode dan transistor
Indium antimonida +In 0b-
Magnetoresistor' pieCoresistor detektor dan in#ramera!
Indium arsenida +In As-
PieCoresistor
0ilikon +0i-
Diode' transistor dan I,
0ilikon ,arbida +0i ,b-
(aristor
0eng 0ul#ida +Gn 0-
Perangkat penerangan elektro
=ermanium 0ilikon +=e 0i-
Pembangkitan termoelektrik
0elenium +0e-
*ecti#ier
radiasi
Aluminium 0tibium +Al 0b-
Diode penerangan
=allium pospor +=a P-
Diode penerangan
Indium pospor +In P-
?ilter in#ramera!
)embaga @ksida
*ecti#ier
Plumbun 0ul#ur +Pb 0-
?oto sel
Plumbun 0elenium +Pb 0e-
?oto sel
Indium 0tibium +In 0b-
Detektor in#ramera!' #ilter i n#ramera! dan generator Hall
0ilikon adala! suatu unsur kimia dalam tabel periodik "ang memiliki lambang 0i dan nomor atom 15' merupakan unsur terban"ak kedua di bumi. 0en"aa "ang dibentuk bersi#at paramagnetik . Unsur kimia ini ditemukan ole! +;ons ;akob BerCelius 194-. silikon !ampir '7 mengikut berat. Biasan"a dalam bentuk silikon dioksida +silika- dan silikat. 0ilikon sering digunakan untuk membuat serat optik dan dalam operasi plastik digunakan untuk mengisi bagian tubu! pasien dalam bentuk silikon.
.6 ,ara 8er$a 0emikonduktor Dalam kiner$a semikonduktor kami mengambil transistor sebagai conto! dari cara ker$a semikonduktor. Pada dasarn"a' transistor dan tabung %akum memiliki #ungsi "ang serupa keduan"a mengatur $umla! aliran arus listrik. Untuk mengerti cara ker$a semikonduktor ' misalkan sebua! gelas berisi air murni. ;ika sepasang konduktor dimasukan kedalamn"a' dan diberikan tegangan D, tepat dibaa! tegangan elektrolisis +sebelum air beruba! men$adi Hidrogen dan @ksigen-' tidak akan ada arus mengalir karena air tidak memiliki pembaa muatan +c!argecarriers-. 0e!ingga air murni dianggap sebagai isolator . ;ika sedikit garam dapur dimasukan ke dalamn"a' konduksi arus akan mulai mengalir' karena se$umla! pembaa muatan bebas +mobile carriers' ion- terbentuk. Menaikan konsentrasi garam akan meningkatkan konduksi' namun tidak ban"ak. =aram dapur sendiri adala! non&konduktor + isolator -' karena pembaa muatan"a tidak bebas.
0ilikon murni sendiri adala! sebua! isolator' namun $ika sedikit pencemar ditamba!kan' seperti Arsenik ' dengan sebua! proses "ang dinamakan doping' dalam $umla! "ang cukup kecil se!ingga tidak mengacaukan tata letak kristal silikon' Arsenik akan memberikan electron bebas dan !asiln"a memungkinkan ter$adin"a konduksi arus listrik. Ini karena Arsenik memiliki elektron %alensi di orbit terluarn"a' sedangkan 0ilikon !an"a 5 elektron %alensi. 8onduksi ter$adi karena pembaa muatan bebas tela! ditamba!kan +ole! kelebi!an elektron dari Arsenik-. Dalam kasus ini' sebua! 0ilikon tipe&n +n untuk negati#' karena pembaa muatann"a adala! elektron "ang bermuatan negati#- tela! terbentuk. 0elain dari itu' silikon dapat dicampur dengan Boron untuk membuat semikonduktor tipe& p. 8arena Boron !an"a memiliki 4 elektron %alensi di orbit paling luarn"a' pembaa muatan "ang baru' dinamakan JlubangJ +!ole' pembaa muatan positi#-' akan terbentuk di dalam tata letak kristal silikon. Dalam tabung !ampa' pembaa muatan +elektron- akan dipancarkan ole! emisi t!ermionic dari sebua! katode "ang dipanaskan ole! kaat #ilamen. 8arena itu' tabung !ampa tidak bisa membuat pembaa muatan positi# +!ole-. Dapat disimak ba!a pembaa muatan "ang bermuatan sama akan saling tolak&menolak' se!ingga tanpa adan"a ga"a "ang lain' pembaa&pembaa muatan ini akan terdistribusi secara merata di dalam materi semikonduktor. Namun di dalam sebua! transistor bipolar +atau diode $unction- dimana sebua! semikonduktor tipe&p dan sebua! semikonduktor tipe&n dibuat dalam satu keping silikon' pembaa&pembaa muatan ini cenderung berpinda! ke ara! sambungan P&N tersebut +perbatasan antara semikonduktor tipe&p dan tipe&n-' karena tertarik ole! muatan "ang berlaanan dari seberangn"a. 8enaikan dari $umla! pencemar +doping le%el- akan meningkatkan kondukti%itas dari materi semikonduktor' asalkan tata&letak kristal silikon tetap diperta!ankan. Dalam sebua! transistor bipolar' daera! terminal emiter memiliki $umla! doping "ang lebi! besar dibandingkan dengan terminal basis. *asio perbandingan antara doping emiter dan basis adala! satu dari ban"ak #aktor "ang menentukan si#at penguatan arus +current gain- dari transistor tersebut. ;umla! doping "ang diperlukan sebua! semikonduktor adala! sangat kecil' dalam ukuran satu berbanding seratus $uta' dan ini men$adi kunci dalam keber!asilan semikonduktor. Dalam sebua! metal' populasi pembaa muatan adala! sangat tinggi satu pembaa muatan untuk setiap atom.
.7 Macam&Macam 0emikonduktor
a.
0emikonduktor Intrinsik 0emikonduktor intrinsik merupakan semikonduktor murni tanpa adan"a ba!an pengotor. 0ilikon dan =ermanium merupakan dua $enis semikonduktor "ang sangat penting dalam elektronika. 8eduan"a terletak pada golongan I(A dalam tabel periodik dan mempun"ai elektron %alensi empat. 0truktur kristal silikon dan germanium berbentuk tetra!edral dengan setiap atom memakai bersama sebua! elektron %alensi dengan atom&atom tetanggan"a. Energi "ang diperlukan untuk memutus sebua! ikatan ko%alen adala! sebesar 1'1 e( untuk silikon dan /'7 e(
untuk germanium. Pada temperatur ruang +4//8-' se$umla! elektron mempun"ai energi "ang cukup besar untuk melepaskan diri dari ikatan dan tereksitasi dari pita %alensi ke pita konduksi men$adi elektron bebas. Besar"a energi "ang diperlukan untuk melepaskan elektron dari pita %alensi kepita konduksi ini disebut energi terlarang +energ" gap-. ;ika sebua! ikatan ko%alent terputus' maka akan ter$adi kekosongan atau lubang +!ole-. Pada daera! dimana ter$adi kekosongan akan terdapat kelebi!an muatan positi#' dan daera! "ang ditempati electron bebas mempun"ai kelebi!an muatan negati#. 8edua muatan inila! "ang memberikan kontribusi adan"a aliran listrik pada semikonduktor murni. ;ika elektron %alensi dari ikatan ko%alen "ang lain mengisi lubang tersebut' maka akan ter$adi lubang baru ditempat "ang lain dan seola!&ola! sebua! muatan positi# bergerak dari lubang "ang lama ke lubang baru.
Proses aliran muatan ini' "ang biasa disebut sebagai Karus dri#t dapat dituliskan sebagai berikut KPeristia !antaran listrik pada semikonduktor adala! akibat adan"a dua partikel masing& masing bermuatan positi# dan negati# "ang bergerak dengan ara! "ang berlaanan akibat adan"a pengaru! medan listrik. Akibat adan"a dua pembaa muatan tersebut' besarn"a rapat arus din"atakan sebagai kondukti%itas. 8arena timbuln"a lubang dan elektron ter$adi secara serentak' maka pada semikonduktor murni' besar energi "ang dibutu!kan untuk membentuk pasangan elektron dan !ole pada semikonduktor intrinsik ditentukan ole! $arak cela! energi antara pita %alensi dengan pita konduksi semakin $au! $arakn"a maka semakin besar energi "ang dibutu!kan untuk membentuk elektron !ole sebagai pembaa muatan. b.
0emikonduktor Ekstrinsik
0emikonduktor ekstrinsik adala! semikonduktor "ang prosesn"a melalui proses pendopingan atau pengotoran ba!an atom tertentu pada ba!an semikondultor untuk menaikkan da"a !antar semikonduktor. )erdapat dua tipe dalam semikonduktor ekstrinsik "aitu semikonduktor tipe n dan semikonduktor tipe p. 1.
0emikonduktor tipe n
0emikonduktor tipe n dapat dibuat dengan menamba!kan se$umla! kecil atom pengotor penta%alent pada silikon murni. Atom&atom pengotor +dopan- ini mempun"ai lima elektron %alensi se!ingga secara e#ekti# memiliki muatan sebesar . 0aat sebua! atom penta%alent menempati posisi atom silikon dalam kisi kristal' !an"a empat elektron %alensi "ang dapat membentuk ikatan ko%alent lengkap' dan tersisa sebua! elektron "ang tidak berpasangan. Dengan adan"a energi t!ermal "ang kecil sa$a' sisa elektron ini akan men$adi electron bebas dan siap men$adi pembaa muatan dalam proses !antaran listrik. Material "ang di!asilkan dari proses pengotoran ini disebut semikonduktor tipe&n' karena meng!asilkan pembaa muatan negati# dari kristal "ang netral. Dan karena atom pengotor memberikan elektron' maka atom pengotor ini disebut sebagai atom donor. .
0emikonduktor )ipe p
Dengan cara "ang sama seperti pada semikonduktor tipe n' semikonduktor tipe p dapat dibuat dengan menamba!kan se$umla! kecil atom pengotor tri%alent pada semikonduktor murni' misaln"a2 silikon murni. Atom&atom pengotor +dopan- ini mempun"ai tiga elektron %alensi se!ingga secara e#ekti# !an"a dapat membentuk tiga ikatan ko%alen. 0aat sebua! atom tri%alen menempati posisi atom silikon dalam kisi kristal' terbentuk tiga ikatan ko%alen lengkap' dan tersisa sebua! muatan positi# dari atom silikon "ang tidak berpasangan "angdisebut lubang +!ole-.
Material "ang di!asilkan dari proses pengotoran ini disebut semikonduktor tipe p. 8arena atom pengotor menerima elektron' maka atom pengotor ini disebut sebagai atom aseptor +acceptor-.
.: Alat 0emikonduktor Alat 0emikonduktor atau semiconductor de%ices' adala! se$umla! komponen elektronik "ang menggunakan si#at&si#at materi semikonduktor' "aitu 0ilikon' =ermanium' dan =allium Arsenide . Alat&alat semikonduktor $aman sekarang tela! menggantikan alat t!ermionik +sepertitabung !ampa-. Alat&alat semikonduktor ini menggunakan konduksi elektronik dalam bentuk padat+solid state-' bukann"a bentuk !ampa +%acuum state- atau bentuk gas +gaseous state-. Alat&alat semikonduktor dapat ditemukan dalam bentuk&bentuk dicrete +potongan- seperti transistor' diode' dain lain&lain' atau dapat $uga ditemukan sebagai bentuk terintegrasi dalam $umla! "ang sangat besar +$utaan- dala m satu keping 0ilikon "ang dinamakan 0irkuit terpadu +I,-. adapun $enis I, "ang bertegangan tinggi + Hig! (oltage I, - adala! I, berda"a monolitik bertegangan tinggi dengan menggunakan struktur bebas&pengancing dielektrik "ang unik. Penggerak motor c!ip tunggal + single c!ip motor dri%er -' gate dri%er dan I, pencitraan ultrasound untuk aplikasi industri' konsumen dan medis. Dasar alat semikonduktor Bila sebua! semikonduktor murni dan tidak terJeksitasiJ ole! sebua! input seperti medan listrik dia mengi$inkan !an"a $umla! sangat kecil arus listrik untuk berada dalam dirin"a' dan ia merupakan sebua! insulator . Alasan utama mengapa semikonduktor begitu berguna adala! kondukti%itas semikonduktor "ang dapat dimanipulasi dengan menamba!kan ketidakmurnian +doping' dengan pemberian sebua! medan listrik' dikenai ca!a"a' atau dengan cara lain. ,,D' sebagai conto!' unit utama dalam kamera digital' bergantung pada ken"ataan ba!a kondukti%itas semikonduktor meningkat denganterkenan"a sinar. @perasi transistor tergantung kondukti%itas semikonduktor "ang dapat ditingkatkan dengan !adirn"a sebua! medan listri k. 8onduksi arus dalam sebua!semikonduktor ter$adi melalui elektron "ang dapat bergerak atau bebas danlubang. Lubang bukan partikel asli dalam keadaan "ang membutu!kan pengeta!uan #isika semikonduktor untuk dapat mengerti2 sebua! lubang adala! ketiadaan sebua!elektron. 8etiadaan ini' atau lubang ini' dapat diperlakukan sebagai muatan&positi# "ang merupakan laan dari elektron "ang bermuatan&negati#. Untuk muda!n"a pen$elasan Jelektron bebasJ disebut JelektronJ' tetapi !arus dimengerti ba!a ma"oritas elektron dalam benda padat' tidak bebas' tidak men"umbang kepada kondukti%itas. Bila sebua! kristal semikonduktor murni sempurna' tanpa ketidakmurnian' dan ditaru! disu!u "ang mendekatinol mutlak dengan tanpa JeksitasiJ +"aitu' medan listrik atau ca!a"a-' dia tidak akan berisi elektron bebas dan tidak ada lubang' dan ole! karenaitu akan men$adi sebua! insulator sempurna. Pada su!u ruangan' eksitasi panas memproduksi beberapa elektron bebas dan lubang dalam pasangan&pasangan' tetapi keban"akan semikonduktor pada su!u ruangan adala! insulator untuk kegunaan praktikum. 0ebagai conto! aplikasi 0emikonduktor "aitu dioda dan transistor. 1.
Dioda
;ika dua tipe ba!an semikonduktor ini dilekatkan' maka akan didapat sambungan P&N +p&n $unction- "ang dikenal sebagai dioda. Pada pembuatann"a memang material tipe P dan tipe N bukan disambung secara !arpia!' melainkan dari satu ba!an +monolit!ic- dengan memberi doping +impurit" material- "ang berbeda. ;ika diberi tegangan ma$u +#orard bias-' dimana tegangan sisi P lebi! besar darisisi N' elektron dengan muda! dapat mengalir dari sisi N mengisi kekosongan elektron +!ole- di sisi P. 0ebalikn"a $ika diberi tegangan balik +re%erse bias-' dapat dipa!ami tidak ada elektron "ang dapat mengalir dari sisi N mengisi !ole di sisi P' karena tegangan potensial di sisi N lebi! tinggi. Dioda akan !an"a dapat mengalirkan arus satu ara! sa$a' se!ingga dipakai untuk aplikasi rangkaian pen"eara! +recti#ier-. Dioda' Gener' LED' dan (aractor. Dioda Bertegangan )inggi +Hig! (oltage DiodesMen"ediakan $a$aran produk dioda da"a "ang serbaguna termasuk tipe dioda kaca dengan keandalan "ang tinggi' perangkat pelindung tekanan tegangan +surge suppression- untuk melindungi peralatan elektronik +terutama dalam aplikasi otomoti#- dan $enis bertegangan tinggi untuk pengoperasian tampilan pada #rekuensi tinggi. )ersedia dalam bentuk aial lead' press&#it dan paket pemasangan permukaan +sur#acemount-.
.
)ransistor
)ransistor adala! alat semikonduktor "ang dipakai sebagai penguat' sebagai sirkuit pemutus dan pen"ambung +sitc!ing-' stabilisasi tegangan' modulasi sin"al atau sebagai #ungsi lainn"a. )ransistor dapat ber#ungsi semacam kran listrik' dimana berdasarkan arus inputn"a +B;)atau tegangan inputn"a +?E)-' memungkinkan pengaliran listrik "ang sangat akurat dari sirkuit sumber listrikn"a. )ransistor merupakan dioda dengan dua sambungan + $unction-. 0ambungan itu membentuk transistor PNP maupun NPN. U$ung&u$ung terminaln"a berturut&turut disebut emitor' base dan kolektor. Base selalu berada di tenga!' di antara emitor dan kolektor. )ransistor ini disebut transistor bipolar' karena struktur dan prinsip ker$an"a tergantung dari perpinda!an elektron di kutup negati# mengisi kekurangan elektron +!ole- di kutup positi#. bi dan polar kutup. +Oilliam 0c!ockle" pada ta!un 191- adala! seseorang "ang pertama kali menemukan transistor bipolar. Pada umumn"a' transistor memiliki 4 terminal. )egangan atau arus "ang dipasang di satu terminaln"a mengatur arus "ang lebi! besar "ang melalui terminal lainn"a. )ransistor adala! komponen "ang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog' transistor digunakan dalam ampli#ier +penguat-. *angkaian analog melingkupi pengeras suara' sumber listrik stabil' dan penguat sin"al radio. Dalam rangkaian&rangkaian digital' transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor $uga dapat dirangkai sedemikian rupa se!ingga ber#ungsi sebagai logic gate' memori' dan komponen&komponen lainn"a.
,ara 8er$a )ransistor Dari ban"ak tipe&tipe transistor modern' pada aaln"a ada dua tipe dasar transistor' bipolar $unction transistor +B;) atau transistor bipolar- dan #ield&e##ect transistor +?E)-' "ang masing&masing beker$a secara berbeda.
)ransistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utaman"a menggunakan dua polaritas pembaa muatan2 elektron dan lubang' untuk membaa arus listrik. Dalam B;)' arus listrik utama !arus meleati satu daera!lapisan pembatas dinamakan depletion Cone' dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tu$uan untuk mengatur aliran arus utama tersebut. ?E) +$uga dinamakan transistor unipolar- !an"a menggunakan satu $enis pembaa muatan +elektron atau !ole' tergantung dari tipe ?E)-. Dalam ?E)' arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion Cone di kedua sisin"a +dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daera! Basis memotong ara! arus listrik utama-. 8etebalan dari daera! perbatasan ini dapat diruba! dengan peruba!an tegangan"ang diberikan' untuk menguba! ketebalan kanal konduksi tersebut.
BAB III PENU)UP
4.1 8esimpulan 0emikonduktor merupakan ba!an dengan kondukti%itas listrik "ang berada diantara insulator dan konduktor. 0emikonduktor bersi#at sebagai insulator pada temperatur "ang sangat renda! +mendekati /o8-' namun pada temperatur ruangan +sekitar 4/o8- besi#at sebagai konduktor. Ba!an dasar semikonduktor dapat digolongkan atas tiga $enis "aitu )ri%alent' )etra%alent' dan Penta%alent "ang masi! murni +semikonduktor intrinsik-' namun setela! pendopingan atau mengotoran' munculla! semikonduktor baru "aitu semikonduktor ekstrinsik +tak murni- "ang memiliki dua tipe "aitu semikonduktor tipe n dan semikonduktor tipe p. 0emikonduktor ekstrinsik inila! "ang digunakan sebagai ba!an dasar elektronika seperti dioda' transistor' Integrated ,ircuit dan lain sebagain"a.
4. 0aran 8egunaan ba!an semikonduktor sangatla! penting dalam ke!idupan se!ari&!ari. )idak !an"a dalam dunia medis sa$a "ang membutu!kan ba!an semikonduktor' akan tetapi sanggatla! penting $uga dalam elektronika' karena ba!an semikonduktor +misaln"a silikon dan germanium-' !an"a memerlukan sedikit sa$a ba!an doping atau campuran untuk menguba! ba!an semikonduktor agar dapat dipergunakan. @le! karena itu' mari kita sebagai ma!asisa ke$uruan #isika mempela$ari ke!ebatan&ke!ebatan ba!an semikonduktor' mungkin kita nanti bisa menciptakan alat dari ba!an tersebut dan berguna dalam elektronika.
DA?)A* PU0)A8A
& !ttp2.scribd.comdoc1147::/Makala!&semikonduktor +diakses pada tanggal 16&/4& /14-. & !ttp2putr"&a!"uni.blogspot.com/1Q/Q/1Qarc!i%e.!tml +diakses pada tanggal 16&/4& /14-. & !ttp2.scribd.comdoc5:65:57MA8ALAH&0emi&0emikonduktor +diakses pada tanggal 17&/4&/14-.
