SEMIKONDUKTOR INSTRINSIK

Semikonduktor Instrinsik---Pada penerapan ilmu fisika dalam bidang material terdapat cabang ilmu fisika yang khusus mempelajari bahan semikonduktor. Pada pembahasan tentang kelistrikan diketahui terdapat tiga jenis bahan yaitu Isolator, Konduktor, dan semikonduktor. Bahan semi konduktor adalah bahan yang paling sering digunakan dalam bidang elektronika. Baca artikel tentang Bahan Semikonduktor  agar lebih jelas. Sebelum melanjutkan kegiatan membaca anda, bantu kami untuk klik gambar di samping. 
Silikon dan germanium merupakan dua jenis semikonduktor instrinsik (murni) yang sangat penting dalam elektronika. Keduanya terletak pada kolom empat dalam tabel periodik dan mempunyai elektron valensi empat. Struktur kristal silikon dan germanium berbentuk tetrahedral dengan setiap atom memakai bersama sebuah elektron valensi dengan atom-atom tetangganya.  Gambar 1 memperlihatkan bentuk ikatan kovalen dalam dua dimensi. Pada temperatur mendekati harga nol mutlak, elektron pada kulit terluar terikat dengan erat sehingga tidak terdapat elektron bebas atau silikon bersifat sebagai insulator.

Gambar 1. Ikatan kovelen Silikon dalam bentuk dua dimensi

Energi yang diperlukan mtuk memutus sebuah ikatan kovalen adalah sebesar 1,1 eV untuk silikon dan 0,7 eV untuk germanium.  Pada temperatur ruang (300K), sejumlah elektron mempunyai energi yang cukup besar untuk melepaskan diri dari ikatan dan tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi menjadi elektron bebas (gambar 2).  Besarya energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari pita valensi ke pita konduksi ini disebut energi terlarang (energy gap).  Jika sebuah ikatan kovalen terputus, maka akan terjadi kekosongan atau lubang (hole).  Pada daerah dimana terjadi kekosongan akan terdapat kelebihan muatan positif, dan daerah yang ditempati elektron bebas mempunyai kelebihan muatan negatif.  Kedua muatan inilah yang memberikan kontribusi adanya aliran listrik pada semikonduktor instrinsik (murni).  Jika elektron valensi dari ikatan kovalen yang lain mengisi lubang tersebut, maka akan terjadi lubang baru di tempat yang lain dan seolah-olah sebuah muatan positif bergerak dari lubang yang lama ke lubang baru.

Gambar 2. a) Struktur kristal silikon memperlihatkan adanya sebuah ikatan kovalen yang terputus dan b) Diagram pita energi menunjukkan tereksitasinya elektron ke pita konduksi  dan meninggalkan lubang di pita valensi

Proses aliran muatan ini, yang biasa disebut sebagai “arus drift” dapat dituliskan sebagai berikut “Peristiwa hantaran listrik pada semikonduktor adalah akibat adanya dua partikel masing-masing bermuatan positif dan negatif yang bergerak dengan arah yang berlawanan akibat adanya pengaruh medan listrik”. Akibat adanya dua pembawa muatan tersebut, besarnya rapat arus dinyatakan sebagai:

dimana ni  disebut sebagai konsentrasi intrinsik.  Beberapa properti dasar silikon dan germanium diperlihatkan pada tabel 1.

Tabel 1. Beberapa properti dasar silikon dan germanium pada 300K

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

Ditulis oleh: Unknown - Sunday, November 15, 2015