Pengertian Semikonduktor dan Prinsip Dasarnya – Jika sedang mempelajari elektronika, maka pasti sudah tahu apa itu konduktor isolator semikonduktor. Ketiga hal tersebut, terutama semikonduktor, adalah bahan yang paling sering digunakan dalam rangkaian peralatan elektronika, seperti HP, TV, komputer, dan semacamnya.
Karena sering digunakan, bahan semikonduktor memiliki jasa yang besar pada perkembangan teknologi elektronika. Nah, di bawah ini kita bisa mempelajari beberapa hal terkait semikonduktor, mulai dari pengertiannya hingga fungsinya.
Contents
Pengertian Semikonduktor
Apa itu semikonduktor? Pengertian semikonduktor adalah bahan yang tidak bisa menghantarkan panas atau listrik, kecuali pada tingkatan tertentu. Bahan semikonduktor ini tidak sebaik konduktor yang bisa menghantarkan panas atau listrik tanpa syarat apapun, misalnya saja logam dan tembaga.
Selain tidak sebaik konduktor, semikonduktor juga tidak seburuk isolator, yang mana tidak bisa menghantarkan panas dan listrik sama sekali. Artinya, bahan semikonduktor ini kemampuannya berada di antara bahan konduktor dan isolator.
Selain itu, bahan semikonduktor juga tidak sama dengan resistor, karena masih bisa menghantarkan panas dan listrik dengan catatan dialiri arus listrik, suhu dan syarat tertentu. Contoh bahan semikonduktor di antaranya adalah:
- Silikon
- Germanium
- Galium
Komponen semikonduktor sangat sensitif terhadap ESD (Electro Static Discharge), karena itu perlu penanganan dan keahlian khusus untuk memproduksi komponen-komponen tersebut.
Jadi, memahami semikonduktor ini sama pentingnya dengan memahami pengertian kapasitor dan pengertian IC.
Tipe atau Jenis Semikonduktor
Semikonduktor sendiri terbagi menjadi 2 Tipe yaitu semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik. Sedangkan untuk jenis semikonduktor ekstrinsik dapat dikelompokkan menjadi dua bagian, yaitu:
1. N-Type Semikonduktor
Semikonduktor jenis ini adalah semikonduktor yang pembawa muatannya (charge carrier) terdiri dari elektron, yang mana memiliki muatan negatif. Karena itu, semikonduktor ini disebut sebagai N-Type alias tipe negatif.
Ada dua pembawa muatan dari N-Type semikonduktor ini, yaitu:
- Elektron sebagai pembawa muatan utama dan
- Hole sebagai pembawa muatan minor.
2. P-Type Semikonduktor
Berbeda dengan N-Type, semikonduktor tipe P ini pembawa muatannya (charge carrier) adalah Hole, yang mana memiliki muatan positif. Karena kekurangan elektron, maka charge carrier pada tipe semikonduktor jenis ini ada dua, yaitu:
- Hole sebagai pembawa muatan utama (majority carrier)
- Elektron sebagai minority carrier
Bahan-Bahan Semikonduktor
Pada hakikatnya banyak bahan-bahan dasar yang dapat digolongkan sebagai bahan semikonduktor. Namun yang paling sering digunakan untuk dijadikan sebagai bahan dasar komponen elektronika hanya beberapa saja. Bahan-bahan semikonduktor tersebut diantaranya sebagai berikut.
1. Silicon (Si)
Silicon adalah bahan terbanyak yang ada di muka bumi setelah oksigen, contohnya saja:
- Pasir
- Kaca
- Bebatuan dan lain sebagainya.
Karena berjumlah banyak dan langsung bisa diekstrak dari alam, silicon menjadi bahan baku utama untuk membuat bahan semikonduktor.
2. Germanium (Ge)
Dulu orang-orang lebih mengenal germanium sebagai satu-satunya bahan yang digunakan untuk membuat bahan semikonduktor. Namun berkat popularitas dan kemudahan mendapatkan silicon, germanium mulai ditinggalkan.
3. Gallium Arsenide (GaAs)
Gallium Arsenida juga termasuk bahan untuk membuat semikonduktor, sayangnya biayanya sangat mahal. Jika dibandingkan dengan silicon, bahan semikonduktor ini bisa seribu kali lebih mahal. Karena itu jarang sekali digunakan, kecuali untuk kebutuhan tertentu.
Prinsip Kerja Semikonduktor
Untuk mengetahui prinsip atau cara kerja semikonduktor, maka bisa diumpamakan wadah yang berisi air murni.
Jika dimasukkan sepasang konduktor lalu dialiri arus DC (di bawah tegangan elektrolis), maka tidak ada arus yang mengalir karena air merupakan isolator murni dan bukan pembawa muatan.
Namun ketika ditaburkan dalam ke dalamnya, maka konduksi arus akan mulai mengalir, karena telah terbentuk elektron bebas (ion). Apabila konsentrasi garam dinaikkan, maka arus konduksi juga akan meningkat, meski tidak terlalu banyak.
Proses Doping pada Semikonduktor
Apa yang dimaksud dengan proses doping pada semikonduktor? Seperti yang diketahui, beberapa bahan yang sering digunakan untuk membuat semikonduktor adalah silicon, germanium, dan gallium arsenide.
Nah, agar bahan-bahan semikonduktor tersebut bisa dijadikan komponen elektronika, maka diperlukan proses doping. Jadi, doping adalah sebuah proses untuk menambahkan ketidakmurnian pada semikonduktor murni sehingga kadar/ karakteristik kelistrikannya bertambah.
Beberapa bahan yang bisa digunakan dalam proses doping ini antara lain adalah:
- Arsenic
- Indium
- Antimony
Berkat proses doping ini, maka muncul istilah semikonduktor ekstrinsik, yaitu semikonduktor yang telah melalui proses doping sehingga rusak kemurniannya. Semikonduktor intrinsik sendiri adalah kebalikannya, yaitu semikonduktor yang masih murni, yang jumlah hole dan electron masih sama.
Struktur Atom Semikonduktor
Salah satu bahan yang sering digunakan untuk membuat semikonduktor adalah silicon, yang mana memiliki elektron sebanyak 14 yang mengelilingi inti. Ketika dalam keadaan seimbang, jumlah elektron diorbit akan sama dengan jumlah proton di inti.
Elektron yang berada di lapisan terluar disebut dengan elektron valensi, dimana silicon sendiri memiliki 4 elektron valensi. Nah, empat elektron valensi tersebut terikat dalam struktur kisi-kisi, sehingga bisa membentuk ikatan kovalen dengan elektron valensi dari atom sebelahnya.
Nah, jika dialiri energi panas, elektron valensi bisa keluar dari ikatan kovalen dan menuju daerah konduksi. Jika energi yang dialirkan cukup kuat, maka elektron tersebut menjadi bebas dan dapat menghantarkan panas maupun arus listrik.
Alat Semikonduktor
Beberapa alat semikonduktor di antaranya dapat kita ketahui dari daftar berikut ini:
- Transistor
- Dioda
- Mikroprosesor
- Thermistor
- Sel Surya
- IC
Fungsi Semikonduktor
Fungsi semikonduktor dalam perangkat elektronika cukup penting, fungsi tersebut adalah sebagai berikut ini:
- Switching (saklar)
- Converting, mengubah tipe sumber, dari AC ke DC, DC ke AC, AC ke AC, dan DC ke DC.
- Controlling, yaitu untuk mengatur tegangan, arus, daya listrik, dan lain sebagainya.
Dari ulasan di atas, pengertian dari semikonduktor bisa disimpulkan sebagai bahan yang bisa menghantarkan panas/ listrik setelah mencapai panas, tegangan dan syarat tertentu lainnya. Bahan semikonduktor ini hampir selalu ada di setiap peralatan elektronik yang kompleks seperti komputer, HP, dan lainnya.