Jenis Semikonduktor, Aplikasi dan Contoh



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

  1. Brian, M. (s.f.) Bagaimana Semikonduktor Bekerja. Diperoleh dari: electronics.howstuffworks.com
  2. Landin, P. (2014). Semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik. Diperoleh dari: pelandintecno.blogspot.com
  3. Bangun, M. (s.f.). Semikonduktor. Diperoleh dari: whatis.techtarget.com
  4. Semiconductor (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. London, Inggris Raya. Diperoleh dari: britannica.com
  5. Apa itu semikonduktor? (s.f.). © Hitachi High-Technologies Corporation. Diperoleh dari: hitachi-hightech.com
  6. Wikipedia, Ensiklopedia Bebas (2018). Semikonduktor. Diperoleh dari: en.wikipedia.org