Semikonduktor adalah logam yang terbuat dari unsur kimia dan memiliki konduktivitas listrik rendah yang bergantung pada suhu. Walaupun memiliki konduktivitas listrik yang rendah, namun semikonduktor ini merupakan jenis penghantar listrik dan penghantar kalor yang baik. Ada dua jenis semikonduktor, yaitu semikonduktor intrinsik dan semikonduktor ekstrinsik. Contohnya diantaranya Silikon, Germanium, dan unsur-unsur yang berada pada golongan IV A.
Teknik pengukuran energi celah dalam semikonduktor dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu teknik penyerapan langsung dan teknik penyerapan tak langsung.
- Teknik Penyerapan Langsung: Pada teknik ini, semikonduktor dijatuhi foton monokromatik dengan energy mulai dari yang terkecil hingga yang terbesar sedemikian rupa sehingga terjadi penyerapan foton oleh semikonduktor dan menghasilkan partikel berupa foton.
- Teknik Penyerapan Tak Langsung: Pada teknik ini, prinsipnya sama dengan teknik penyerapan langsung, namun menghasilkan 3 partikel, yaitu elektron konduksi, hole, dan fonon.
Dalam semikonduktor akan dihasilkan salah satu partikel yang bernama hole. Hole ini dianggap sebagai partikel yang bermuatan positif dengan alasan:
- Jumlah energi vektor gelombang elektron dalam pita valensi yang terisi penuh elektron adalah nol.
- Energi hole di pita valensi sama besar dan berlawanan tanda dengan energi elektron di pita konduksi.
- Kecepatan grup hole sama dengan kecepatan grup elektron.
- Massa efektif hole sama besar dan berlawanan tanda dengan massa efektif elektron.
- Persamaan gerak untuk hole berlawanan tanda dengan persamaan gerak elektron.
Penerapan Semikonduktor dalam Kehidupan
Sehari-Hari
1. Transistor
Transistor digunakan sebagai alat penguat, pemotong,stabilisasi tegangan, modulasi sinyal, dan fungsi-fungsi lainnya.
2. Dioda
Dioda berfungsi sebagai alat yang yang mengijinkan arus listrik mengalir ke satu arah saja dan menghalangi aliran kea rah yang berlawanan..
3. Sel Surya
Sel surya merupakan alat semikonduktoryang terdiri dari sebuah wilayah besar diode p-m junction sehingga bisa mengkonversi energi dari cahaya matahari menjadi energi listrik.
4. Mikroprosesor
Mikroprosesor terbuat dari transistor mini dan sirkuit lainnya ai atas sebuah sirkuit yang terintegrasi dalam semikonduktor.
SUMBER: Wiwndartun. 2011. Pendahuluan FIsika Zat Padat. Universitas Pendidikan Indonesia: Bandung.
Page 2
Home About Me Agama Cerita Tokoh Kesehatan Opini Pendidikan Sains Lain-Lain ▼
SHUTTERSTOCK/Vladimir A Veljanovski
Ilustrasi seseorang sedang membersihkan wok.
KOMPAS.com - Dalam perpindahan kalor, kita mengenal konduktor, isolator, dan juga semikonduktor.
Namun tahukah kamu apa syarat suatu benda tergolong isolator atau konduktor? Dan apa saja contoh dari isolator, konduktor, serta semikonduktor? Untuk mengetahuinya, marilah kita simak penjelasan berikut ini!
Konduktor adalah benda yang dapat menghantarkan listrik, isolator adalah benda yang tidak dapat menghantarkan listrik, sedangkan semikonduktor dapat menghantarkan listrik hanya pada kondisi tertentu.
Syarat benda disebut konduktor adalah memiliki konduktivitas yang tinggi dengan resistansi yang rendah. Sedangkan syarat benda disebut isolator adalah memiliki resistivitas yang tinggi dengan konduktivitas yang rendah.
Dilansir dari Encyclopedia Britannica, konduktivitas listrik adalah kemampuan bahan untuk membawa arus listrik per detik. Sedangkan resistivitas adalah kebalikan dari konduktivitas yaitu kemampuan bahan untuk menahan arus listrik.
Baca juga: Hantaran Listrik: Konduktor, Isolator, dan Semikonduktor
Terlihat dari tabel di bawah ini bahwa konduktor memiliki resistivitas yang sangat kecil dan konduktivitas yang sangat besar. Hal ini membuat listrik dapat mengalir dengan bebas dalam konduktor.
Semakin besar konduktivitas berarti semakin baik bahan tersebut dalam menghantarkan listrik. Berikut adalah contoh bahan konduktor yang dilansir dari ThoughtCo:
| Bahan | Resistivitas (ohm/meter) | Konduktivitas (siemens/meter) |
| Perak | 1,59 x 10^-8 | 6,03 x 10^7 |
| Tembaga | 1,68 x 10^-8 | 5,96 x 10^7 |
| Emas | 2,24 x 10^-8 | 4,1 x 10^7 |
| Alumunium | 2,82 x 10^-8 | 3,5 x 10^7 |
| Kalsium | 3,36 x 10^-8 | 2,98 x 10^7 |
| Tungsten | 5,60 x 10^-8 | 1,79 x 10^7 |
| Seng | 5,90 x 10^-8 | 1,69 x 10^7 |
| Nikel | 6,99 x 10^-8 | 1,43 x 10^7 |
| Litium | 9,82 x 10^-8 | 1,08 x 10^7 |
| Besi | 1,0 x 10^-7 | 1,0 x 10^7 |
| Platinum | 1,06 x 10^-7 | 9,43 x 10^6 |
| Timah | 1,09 x 10^-7 | 9,17 x 10^6 |
| Titanium | 4,02 x 10^-7 | 2,38 x 10^6 |
| Air Raksa | 9,8 x 10^-7 | 1,02 x 10^6 |
Contoh Bahan Isolator
Isolator memiliki resistivitas yang sangat tinggi dengan konduktivitas yang sangat rendah. Semakin besar resistivitas bahan berarti bahan tersebut adalah isolator yang baik karena dapat mengioslasi listrik agar tidak bisa mengalir di dalamnya. Berikut adalah contoh bahan konduktor yang dilansir dari:
| Bahan | Resistivitas (ohm/meter) | Konduktivitas (siemens/meter) |
| Kaca | 10 x 10^10 | 10^-11 hingga 10^-15 |
| Karet | 1 x 10^13 | 10^-14 |
| Kayu | 1 x 10^14 | 10^-16 hingga 10^-14 |
| Udara | 1,3 x 10^10 | 3 x 10^-15 |
- Contoh Bahan Semikonduktor:
Bahan dengan semikonduktor memiliki resistivitas dan konduktivitas yang tidak terpaut begitu jauh dan dapat dipengaruhi dari doping zat lain. Contoh semikonduktor adalah Germanium dengan resistivitas 4,6 x 10^-1 dan konduktivitas 2,7.
Kemudian silikon dengan resistivitas 6,4 x10^2 dan konduktivitas 1,56 x 10^3. Contoh lain semikonduktor adalah Kadmium sulfida, Galium fosfida, Gallium arsenida, Timbal sulfida, dan Silikon karbida.
Baca juga: Perbedaan Perpindahan Panas Secara Konduksi, Konveksi, dan Radiasi
Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link //t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.
itu semikonduktor mereka adalah elemen yang melakukan fungsi konduktor atau isolator secara selektif, tergantung pada kondisi eksternal yang menjadi sasarannya, seperti suhu, tekanan, radiasi dan medan magnet atau listrik.
Dalam tabel periodik terdapat 14 elemen semikonduktor, di antaranya silikon, germanium, selenium, kadmium, aluminium, galium, boron, indium, dan karbon. Semikonduktor adalah padatan kristal dengan konduktivitas listrik sedang, sehingga mereka dapat digunakan dengan cara ganda sebagai konduktor dan isolator.
Jika digunakan sebagai konduktor, dalam kondisi tertentu kondisi memungkinkan sirkulasi arus listrik, tetapi hanya dalam satu arah. Juga, mereka tidak memiliki konduktivitas setinggi logam konduktif.
Semikonduktor digunakan dalam aplikasi elektronik, terutama untuk pembuatan komponen seperti transistor, dioda dan sirkuit terpadu. Mereka juga digunakan sebagai aksesori atau aksesori untuk sensor optik, seperti laser solid-state, dan beberapa perangkat daya untuk sistem transmisi tenaga listrik..
Saat ini, jenis elemen ini sedang digunakan untuk perkembangan teknologi di bidang telekomunikasi, sistem kontrol dan pemrosesan sinyal, baik dalam aplikasi domestik maupun industri..
Indeks
- 1 Jenis
- 1.1 Semikonduktor intrinsik
- 1.2 Semikonduktor ekstrinsik
- 2 Karakteristik
- 3 Aplikasi
- 4 Contoh
- 5 Referensi
Jenis
Ada berbagai jenis bahan semikonduktor, tergantung pada kotoran yang mereka sajikan dan respons fisik mereka terhadap rangsangan lingkungan yang berbeda.
Semikonduktor intrinsik
Adalah elemen-elemen yang struktur molekulnya terdiri dari satu jenis atom. Di antara jenis semikonduktor intrinsik adalah silico dan germanium.
Struktur molekul semikonduktor intrinsik adalah tetrahedral; yaitu, ia memiliki ikatan kovalen antara empat atom di sekitarnya, seperti yang disajikan pada gambar di bawah ini.
Setiap atom semikonduktor intrinsik memiliki 4 elektron valensi; yaitu, 4 elektron yang mengorbit di lapisan terluar setiap atom. Pada gilirannya, masing-masing elektron ini membentuk ikatan dengan elektron yang berdekatan.
Dengan cara ini, setiap atom memiliki 8 elektron di lapisannya yang paling dangkal, yang membentuk persatuan yang solid antara elektron dan atom yang membentuk kisi kristal..
Karena konfigurasi ini, elektron tidak mudah bergerak dalam struktur. Dengan demikian, dalam kondisi standar, semikonduktor intrinsik berperilaku sebagai isolator.
Namun, konduktivitas semikonduktor intrinsik naik setiap kali suhu meningkat, karena beberapa elektron valensi menyerap energi panas dan terpisah dari ikatan.
Elektron ini menjadi elektron bebas dan, jika ditangani dengan tepat oleh perbedaan potensial listrik, mereka dapat berkontribusi pada sirkulasi arus dalam kisi kristal..
Dalam hal ini, elektron bebas melompat ke pita konduksi dan pergi ke kutub positif dari sumber potensial (baterai, misalnya).
Pergerakan elektron valensi menginduksi kekosongan dalam struktur molekul, yang diterjemahkan menjadi efek yang mirip dengan yang akan menghasilkan muatan positif dalam sistem, sehingga mereka dianggap sebagai pembawa muatan positif..
Kemudian, efek terbalik terjadi, karena beberapa elektron dapat jatuh dari pita konduksi sampai lapisan valensi melepaskan energi dalam proses, yang menerima nama rekombinasi.
Semikonduktor ekstrinsik
Mereka menyesuaikan dengan memasukkan kotoran dalam konduktor intrinsik; yaitu, dengan memasukkan elemen trivalen atau pentavalen.
Proses ini dikenal sebagai doping dan bertujuan untuk meningkatkan konduktivitas bahan, untuk meningkatkan sifat fisik dan listriknya.
Dengan mengganti atom semikonduktor intrinsik untuk atom komponen lain, dua jenis semikonduktor ekstrinsik dapat diperoleh, yang dirinci di bawah ini.
Semikonduktor tipe P
Dalam hal ini, pengotor adalah elemen semikonduktor trivalen; yaitu, dengan tiga (3) elektron di kulit valensinya.
Elemen intrusi dalam struktur disebut elemen doping. Contoh elemen-elemen ini untuk semikonduktor tipe-P adalah boron (B), galium (Ga) atau indium (Dalam).
Karena tidak memiliki elektron valensi untuk membentuk empat ikatan kovalen semikonduktor intrinsik, semikonduktor tipe-P memiliki celah pada mata rantai yang hilang.
Hal ini membuat perjalanan elektron yang bukan milik jaringan kristal melalui lubang pembawa muatan positif ini.
Karena muatan positif celah, jenis konduktor ini disebut dengan huruf "P" dan, akibatnya, mereka diakui sebagai akseptor elektron.
Aliran elektron melalui celah ikatan menghasilkan arus listrik yang mengalir berlawanan arah dengan arus yang berasal dari elektron bebas.
Semikonduktor tipe N
Elemen intrusif dalam konfigurasi diberikan oleh elemen pentavalent; yaitu mereka yang memiliki lima (5) elektron dalam pita valensi.
Dalam hal ini, pengotor yang dimasukkan ke dalam semikonduktor intrinsik adalah unsur-unsur seperti fosfor (P), antimon (Sb) atau arsenik (As).
Dopan memiliki elektron valensi ekstra yang, dengan tidak memiliki tautan kovalen untuk bergabung, secara otomatis bebas bergerak melalui jaringan kristal.
Di sini, arus listrik bersirkulasi melalui bahan berkat surplus elektron bebas yang disediakan oleh dopan. Oleh karena itu, semikonduktor tipe-N dianggap sebagai donor elektron.
Fitur
Semikonduktor dicirikan oleh fungsi ganda, efisiensi energi, keragaman aplikasi dan biaya rendah. Karakteristik semikonduktor yang paling menonjol dijelaskan di bawah ini.
- Responsnya (konduktor atau isolator) dapat bervariasi tergantung pada sensitivitas elemen terhadap pencahayaan, medan listrik, dan medan magnet lingkungan..
- Jika semikonduktor mengalami suhu rendah, elektron akan disatukan dalam pita valensi dan, oleh karena itu, tidak ada elektron bebas yang akan muncul untuk sirkulasi arus listrik..
Sebaliknya, jika semikonduktor terpapar pada suhu tinggi, getaran termal dapat memengaruhi kekuatan ikatan kovalen atom unsur, meninggalkan elektron bebas untuk konduksi listrik..
- Konduktivitas semikonduktor bervariasi tergantung pada proporsi pengotor atau elemen doping di dalam semikonduktor intrinsik..
Misalnya, jika 10 atom boron dimasukkan dalam satu juta atom silikon, rasio itu meningkatkan konduktivitas senyawa seribu kali, dibandingkan dengan konduktivitas silikon murni..
- Konduktivitas semikonduktor bervariasi dalam kisaran antara 1 dan 10-6 S.cm-1, tergantung pada jenis elemen kimia yang digunakan.
- Semikonduktor kompon atau ekstrinsik dapat memiliki sifat optik dan listrik yang jauh lebih unggul daripada sifat semikonduktor intrinsik.Sebuah contoh aspek ini adalah gallium arsenide (GaAs), terutama digunakan dalam frekuensi radio dan penggunaan lain dari aplikasi optoelektronik..
Aplikasi
Semikonduktor banyak digunakan sebagai bahan baku dalam perakitan elemen elektronik yang merupakan bagian dari kehidupan kita sehari-hari, seperti sirkuit terpadu.
Salah satu elemen utama dari sirkuit terpadu adalah transistor. Perangkat ini memenuhi fungsi memberikan sinyal output (berosilasi, diperkuat atau diperbaiki) sesuai dengan sinyal input tertentu.
Selain itu, semikonduktor juga merupakan bahan utama dioda yang digunakan dalam sirkuit elektronik untuk memungkinkan lewatnya arus listrik hanya dalam satu arah..
Untuk desain dioda, terbentuklah sendi semikonduktor ekstrinsik tipe P dan tipe N. Dengan elemen pembawa bergantian dan donor elektron, mekanisme keseimbangan antara kedua zona diaktifkan..
Dengan demikian, elektron dan lubang di kedua zona saling berpotongan dan saling melengkapi jika diperlukan. Ini terjadi dalam dua cara:
- Terjadi transfer elektron dari zona tipe-N ke zona P. Zona tipe-N memperoleh zona pembebanan dominan positif.
- Bagian dari lubang pembawa elektron dari zona tipe-P ke zona tipe-N disajikan. Zona tipe-P memperoleh muatan yang sebagian besar negatif..
Akhirnya, medan listrik dibuat yang menginduksi sirkulasi arus hanya dalam satu arah; yaitu, dari zona N ke zona P.
Selain itu, menggunakan kombinasi semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik dapat menghasilkan perangkat yang melakukan fungsi yang mirip dengan tabung vakum yang berisi volumenya ratusan kali lipat..
Jenis aplikasi ini berlaku untuk sirkuit terintegrasi, seperti chip mikroprosesor yang mencakup sejumlah besar energi listrik.
Semikonduktor hadir dalam perangkat elektronik yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari, seperti peralatan garis coklat seperti televisi, pemutar video, peralatan suara; komputer dan ponsel.
Contohnya
Semikonduktor yang paling umum digunakan dalam industri elektronik adalah silikon (Si). Materi ini hadir dalam perangkat yang membentuk sirkuit terintegrasi yang merupakan bagian dari hari kita sehari-hari.
Paduan Germanium dan silikon (SiGe) digunakan dalam sirkuit terintegrasi berkecepatan tinggi untuk radar dan amplifier instrumen listrik, seperti gitar listrik.
Contoh lain dari semikonduktor adalah gallium arsenide (GaAs), banyak digunakan dalam penguat sinyal, khususnya sinyal dengan penguatan tinggi dan tingkat kebisingan rendah.
Referensi
- Brian, M. (s.f.) Bagaimana Semikonduktor Bekerja. Diperoleh dari: electronics.howstuffworks.com
- Landin, P. (2014). Semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik. Diperoleh dari: pelandintecno.blogspot.com
- Bangun, M. (s.f.). Semikonduktor. Diperoleh dari: whatis.techtarget.com
- Semiconductor (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. London, Inggris Raya. Diperoleh dari: britannica.com
- Apa itu semikonduktor? (s.f.). © Hitachi High-Technologies Corporation. Diperoleh dari: hitachi-hightech.com
- Wikipedia, Ensiklopedia Bebas (2018). Semikonduktor. Diperoleh dari: en.wikipedia.org