BAHAN SEMIKONDUKTOR

Bahan semikonduktor---Dalam ilmu fisika yang mempelajari tentang Zat padat, kita ketahui terdapat bahan yang bersifat Konduktor, Isolator, dan Semikondutor. Sebelum melanjutkan kegiatan membaca anda, bantu kami untuk klik gambar di samping. Pada artikel ini kita akan fokus terhadap pembahasan mengenai Bahan Semikonduktor. Bahan Semikonduktor merupakan bahan yang dapat berubah menjadi konduktor yang baik ketika diberi energi yang cukup untuk menjadikannya konduktor.

Bahan tertentu seperti germanium, silikon, karbon, dan sebagainnya adalah bukan sebagai konduktor seperti tembaga atau bukan sebagai isolator seperti kaca. Dengan kata lain, resistivitas bahan tersebut terletak antara konduktor dan isolator. Bahan demikian dikelompokkan sebagai semikonduktor. Semikonduktor mempunyai sifat-sifat yang bermanfaat dan sangat intensif digunakan dalam rangkaian elektronik. Sebagai contoh, transistor, merupakan piranti semikonduktor yang secara cepat dan hampir total menggantikan tabung hampa pada setiap aplikasi. Transistor hanya merupakan salah satu dari keluarga piranti semikonduktor, banyak piranti semikonduktor lain yang menjadi semakin sangat populer, misalnya IC. 

Bahan-bahan Semikonduktor 

Tidak mudah untuk mendefinisikan semikonduktor jika ingin mencakup semua sifat fisis yang dimilikinya. Tetapi pada umumnya, semikonduktor didefinisikan berdasarkan konduktivitas listriknya, yakni  semikonduktor merupakan bahan yang  mempunyai resistivitas (10^-4)

 hingga 0,5 Ohmmeter) antara konduktor dan isolator, contohnya

germanium, silikon, karbon, selenium, dan sebagainya. Perhatikan tabel berikut !

Membandingkan resistivitas bahan-bahan di atas nampak bahwa resistivitas germanium (semikonduktor) cukup tinggi dibandingkan tembaga (konduktor) tetapi cukup rendah dibandingkan kaca (isolator). Ini memumjukkan bahwa resistivitas bahan semikonduktor terletak antara konduktor dan isolator. Tetapi akan salah bila dikatakan bahwa bahan semikonduktor sebagai bahan resistan. Sebagai contoh nichrome yang merupakan satu bahan resistan tertinggi, memiliki resistivitas yang jauh lebih rendah dari pada germanium. Hal ini menunjukkan bahwa secara elektrik germanium tidak dapat dianggap sebagai konduktor atau isolator atau sebuah bahan resistan. Sangat mungkin untuk membuat campuran logam (alloy) yang resistivitasnya terletak dalam kisaran semikonduktor tetapi campuran tersebut tidak dapat dianggap sebagai semikonduktor. Kenyataannya, semikonduktor memiliki sejumlah sifat khusus yang membedakannya dari konduktor, isolator dan bahan resistan.

Sifat-Sifat Bahan Semikonduktor

1. Resistivitas semikonduktor lebih kecil dari pada isolator tetapi lebih besar dari pada konduktor.
2. Semokonduktor memiliki resistansi dengan koefisien suhu negatif, yaitu bahwa resistansi semikonduktor menurun dengan kenaikan suhu dan sebaliknya. Sebagai contoh, germanium menjadi isolator pada suhu rendah tetapi merupakan konduktor yang baik pada suhu tinggi. 
3. Ketika ketakmurnian metalik yang tepat (seperti arsenik, gallium, dsb.) ditambahkan  ke dalam bahan semikonduktor, maka sifat-sifat konduksi arusnya berubah cukup besar. Inilah sifat yang paling khas dan penting. 

Ikatan Dalam Semikonduktor

Atom-atom setiap unsur terikat bersama oleh aksi pengikatan dari elektron valensi. Ikatan tersebut terkait dengan kenyataan bahwa adanya kecenderungan setiap atom untuk melengkapi orbit terakhirnya dengan memerlukan 8 elektron. Tetapi banyak bahan yang orbit terakhirnya tidak lengkap yakni bahwa orbit terakhirnya tidak memiliki 8 elektron. Hal ini membuat atom-atom aktif masuk ke dalam persetujuan dengan atom lain untuk mencukupi 8 elektron dalam orbit terakhirnya. Untuk itu, atom-atom dapat kehilangan, ketambahan atau menggunakan bersama elektron valensinya

dengan atom lain. Dalam bahan semikonduktor, ikatan terbentuk dengan penggunaan bersama elektron-elektron valensi. Ikatan itu disebut sebagai ikatan kovalen. Dalam formasi ikatan kovalen, setiap atom menyumbangkan jumlah yang sama elektron valensi dan sumbangan elektron itu digunakan bersama oleh atom-atom yang mengajak formasi itu dalam ikatan kovalen. Gambar berikut menunjukkan ikatan kovalen antar atom-atom germanium. Sebuah atom germanium mempunyai 4 elektron valensi. Hal ini cenderung setiap atom germanium memiliki 8 elektron pada orbit terakhirnya. 

Posisi setiap atom germanium sendiri terletak antara empat atom germanium yang lain. Setiap atom tetangga menggunakan bersama satu elektron valensi terhadap atom pusatnya. Dalam urusan kerja sama ini, atom pusat melengkapi orbit terakhirnya dengan 8 elektron mengitari intinya.  Dalam cara demikian, atom pusat membangun ikatan kovalen. Hal-hal pokok berikut berkaitan dengan ikatan kovalen :

1. Ikatan kovalen dibangun dengan penggunaan bersama dari elektron-elektron valensi.
2. Dalam formasi ikatan kovalen, setiap elektron valensi dari suatu atom membentuk  ikatan langsung dengan elektron valensi atom terdekat. Dengan kata lain, elektron valensi terkait dengan atom-atom tertentu. Untuk alasan ini, elektron-elektron valensi dalam bahan semikonduktor tidak bebas. 

Suatu bahan di mana atom-atom atau molekul-molekulnya tersusun dalam pola  secara teratur dikenal sebagai kristal. Semua bahan semikonduktor mempunyai struktur sebagai kristal. Oleh karenanya sepotong germanium pada umumnya disebut kristal germanium.  

Anda baru saja membaca artikel yang berkategori Elektronika / Fisika Modern dengan judul BAHAN SEMIKONDUKTOR. Anda bisa bookmark halaman ini dengan URL https://fisika-info.blogspot.com/2015/11/bahan-semikonduktor.html. Terima kasih!

Ditulis oleh: Unknown - Saturday, November 14, 2015