Semikonduktor

      Elemen terkecil dari suatu bahan yang masih memiliki sifat-sifat kimia dan fisika yang sama adalah atom. Suatu atom terdiri atas tiga partikel dasar, yaitu: neutron, proton, dan elektron. Dalam struktur atom, proton dan neutron membentuk inti atom yang bermuatan positip dan sedangkan elektron-elektron yang bermuatan negatip mengelilingi inti. Elektron-elektron ini tersusun berlapis-lapis. Elektron dalam sebuah atom tunggal hanya boleh menempati tingkat-tingkat energi tertentu. Jika banyak atom saling berdekatan maka elektron-elektron dari kulit terluar (elektron valensi) saling berinteraksi sehingga tingkat-tingkat energinya saling bertumpukan dan dianggap membentuk pita energi. Pita energi terdiri dari pita valensi, pita konduksi dan pita terlarang. 

• Pita valensi adalah pita energi terakhir yang terisi penuh oleh elektron – elektron.
• Pita konduksi adalah pita energi di atas pita valensi yang kosong atau terisi sebagian oleh elektron-elektron.
• Pita terlarang adalah pita energi diantara pita valensi dan pita konduksi dimana elektron-elektron tidak diperbolehkan ada pada pita energi ini.           

      Energi yang diperlukan untuk memindahkan elektron dari pita valensi ke pita konduksi adalah sebesar energi pita terlarang.

Berdasarkan pita energinya, jenis bahan/material dibedakan menjadi 3 yaitu :

• Insulator yaitu bahan-bahan yang mempunyai pita terlarang yang cukup lebar. Untuk memindahkan elektron dari pita valensi ke pita konduksi diperlukan energi yang sangat besar. Karena elektron-elektron ini sukar bergerak maka bahan isolator sukar menghantarkan listrik.
• Semikonduktor yaitu bahan – bahan yang mempunyai pita larangan yang sempit. Untuk memindahkan elektron dari pita valensi ke pita konduksi diperlukan energi yang lebih kecil dibandingkan dengan bahan isolator. Sehingga bahan ini dapat menghantarkan listrik bila diberikan energi dengan besaran tertentu.
• Konduktor yaitu bahan – bahan yang tidak mempunyai pita larangan. Antara pita valensi dan pita konduksi bisa saling bertumpuk. Elektron-elektron dapat bergerak bebas pada bahan konduktor, sehingga bahan ini mudah menghantarkan listrik.

Let’s fokus ke SEMIKONDUKTOR !

Semikonduktor intrinsik (murni)

Silikon dan germanium termasuk dalam kelompok semikonduktor intrinsik. Silikon dan germanium ber elektron valensi 4. Pada suhu mendekati 0 mutlak, ikatan elektron-elektronnya sangat kuat sehingga atom – atom ini bersifat insulator (sulit menghantarkan arus listrik). Untuk bisa memanfaatkan semikonduktor intrinsik, diperlukan energi untuk memutus ikatan kovalen elektron-elektron valensinya. Energi ini 1,1 eV untuk Silikon dan 0,7 eV untuk germanium.

Semikonduktor ekstrinsik

Semikonduktor ini dibuat dengan mengotori (doping) semikonduktor intrinsik dengan atom-atom bervalensi 3 (trivalen) atau 5 (pentavalen). 

Jika semikonduktor intrinsik didoping dengan atom berelektron valensi 3 (trivalen) misalnya boron, indium dan galium, maka akan terbentuk semikonduktor tipe-P. Semikonduktor intrinsik yang bervalensi 4 di doping dengan atom bervalensi 3, menyebabkan elektron valensi ini berusaha berikatan satu dengan lainnya. Ternyata ada satu elektron valensi semiknduktor intrinsik yang tidak berpasangan, yang disebut hole. Ini menyebabkan semikonduktor ini bersifat lebih positif. Dengan penambahan atom dopan akan meningkatkan jumlah hole sebagai pembawa muatan. Sedangkan pembawa minoritasnya adalah elektron.

Jika semikonduktor intrinsik didoping dengan atom berelektron valensi 5 (pentavalen) misalnya antimoni, arsenik,dan pospor, maka akan terbentuk semikonduktor tipe-N. Semikonduktor intrinsik yang bervalensi 4 di doping dengan atom bervalensi 5, menyebabkan ikatan-ikatan atom-atom ini kelebihan elektron. Ini menyebabkan semikonduktor ini bersifat lebih negatif. Dengan penambahan atom dopan akan meningkatkan jumlah elektron sebagai pembawa muatan. Sedangkan pembawa minoritasnya adalah hole.

Untuk lebih jelasnya bisa nonton dimari yaaa Semikonduktor Intrinsik dan Semikonduktor Ekstrinsik