Semikonduktor Tipe Intrinsik dan Tipe Ekstrinsik

Semikonduktor Tipe Intrinsik dan Tipe Ekstrinsik

Penggolongan Semikonduktor

1. Semikonduktor Jenis Intrinsik
2. Semikonduktor Jenis Ekstrinsik
   • Semikonduktor Tipe-P
   • Semikonduktor Tipe-N

1. Semikonduktor Jenis Intrinsik

—  Lazim dibuat dari kristal Si atau Ge yaitu jenis atom bervalensi empat (tetravalent)

—  Kristal Si atau Ge tersusun secara teratur dari atom- atom Si, atau Ge, yang mana satu atom saling mengadakan ikatan dengan 4 atom tetangga terdekatnya dengan cara membentuk orbit elektron patungan sehingga setiap atom dikitari 8 buah elektron sehingga susunannya stabil.

—  Sifat konduktor tercipta akibat ada sejumlah kecil  elektron lepas dari orbit patungan ketika atom menerima energi gelombang elektromaknetik, sehingga tersedia elektron bebas sebagai partikel pengangkut muatan negatip dan hole sebagai partikel pengangkut muatan positip.

Konduktivitas Semikonduktor Intrinsik

—  Dalam semikonduktor intrinsik sifat menghantarkan listrik disebabkan oleh terciptanya pasangan hole – elektron bebas dalam jumlah yang kecil yang lepas dari orbitnya akibat dari terpaan pancaran gelombang elektromaknetik sehingga sebagian kecil elektron orbit patungan meningkat energinya dan masuk ke wilayah conduction band menjadi elektron bebas sedang orbit yang ditinggalkan menjadi hole, sehingga hole menjadi pengangkut muatan positip dan elektron bebas menjadi pengangkut muatan negatip, kedua jenis partikel ini bergerak secara random.

—  Bila pada bahan diberi beda potensial dari luar, sambil bergerak random menelusuri valence band, hole hanyut menuju sisi tegangan rendah dan elektron bebas sambil bergerak random menelusuri conduction band elektron itu hanyut menuju sisi tegangan tinggi. Sehingga berlangsung-lah aliran arus listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah.

2. Semikonduktor Jenis Ekstrinsik

Semikonduktor  Ekstrinsik (Si & Ge) >> Dicemari

1. Atom Trivalen (Ga, In, B, Al) >> Semikonduktor Tipe P
2. Atom Pentavalen ( As, Sb, P )>> Semikonduktor Tipe N

 

Konduktivitas Semikonduktor Ekstrinsik

—  Konduktivitas Semikonduktor disebabkan oleh dua kelompok pengangkut muatan:

                Ÿ              Pengangkut muatan minor yang terdiri  atas pasangan   hole – elektron dari sifat intrinsik (baik pada Tipe-P                 maupun Tipe-N), serta

                Ÿ              Pengangkut muatan mayor 1 jenis yang                berupa:

Ø                  hole yang bermuatan positip (u/ Tipe-P), atau

Ø                  elektron yang bermuatan negatip (u/ Tipe-N)

—  Oleh karena konsentrasi atom acceptor maupun donor dapat di buat sesuai keinginan si pembuat maka konsentrasi pengangkut muatan mayor dapat dibuat sesuai keinginan si pembuat sehingga tingkat konduktivitasnya pun dapat dibuat sesuai keingginan.

—  Karena pembawa muatan mayor adalah banyak, maka semikonduktor ekstrinsik bisa bersifat konduktor yang lebih bagus daripada semikonduktor intrinsik.

Perumusan konduktivitas listrik dalam logam:

—  Kecepatan hanyutan (drift) elektron-elektron u adalah fungsi mobilitas elektron m_e dan kuat medan listrik E  yang dikenakan

 u = m_eE

—  Banyaknya elektron yang menembus penampang lintang A dalam satu sekon:

                             = n ´ (u ´ A)

—  Muatan yang diangkut per sekon = e n u A

—  Substitusi nilai u menghasilkan persamaan

                       I= enAm_eE = enAm_e V/l

\      R = V/I = V/(enAm_e V/l)=(l/A)(1/(enm_e)= r l/A

\      Resistivitas               r = 1/n e m_e ohm-m    dan

\      Konduktivitas     s = n e m_e    Siemens/m

dimana n adalah banyaknya elektron bebas per volume (per m³)

                         A adalah luas penampang lintang konduktor (m²)

             l   adalah panjang konduktor (m)

              I  adalah besar arus (A)

              E adalah kuat medan listrik (V/m)

             e  adalah besar muatan setiap satu elektron (Coulomb)

             m_e = mobilitas elektron ((m/s)/(V/m)= V×m²/ s)

                         u = rerata kecepatan drift (hanyut) elektron (m/s)

             V = beda potensial listrik (volt)

 (Sumber: Materi Kuliah Listrik dan Elektronika dari Pak Handoyo)