Pengertian Dan Karakteristik Bahan Semikonduktor

Halo sobat, kali ini kita akan membahas tentang jenis semikonduktor dan sifatnya. Pemahaman terhadap bahan semikonduktor ini cukup penting karena beberapa komponen elektronika terbuat dari bahan semikonduktor. Contohnya adalah dioda dan transistor.

Pengertian bahan semikonduktor adalah material / bahan yang memiliki sifat setengah penghantar terhadap aliran arus listrik.

Di alam terdapat tiga jenis sifat material terhadap aliran arus listrik yang diberikan kepadanya :

Isolator, yaitu material yang tidak mudah menghantarkan arus listrik.
Konduktor, yaitu bahan yang dapat menghantarkan arus listrik.
Semikonduktor, yaitu material yang mempunyai sifat setengah penghantar arus listrik

Sifat Material Terhadap Arus Listrik

Agar lebih mudah untuk memahami karakteristik dari bahan semikonduktor, kita harus paham lebih dulu karakteristik bahan atau material terhadap aliran arus listrik.

Setiap benda yang ada disekitar kita, apapun bentuknya terdiri dari unsur yang paling kecil yang disebut sebagai molekul. Di dalam molekul terdapat elemen yangpaling kecil yaitu atom. Tiap benda memiliki jumlah atom yang berbeda beda pada molekulnya.

Di dalam atom sendiri terdapat inti atom yang terdiri dari proton yang memiliki muatan listrik positif dan neutron yang tidak bermuatan listrik. Disekeliling inti atom terdapat elektron yang berputar mengelilingi inti atom.

Dalam bentuk yang ideal jumlah elektron yang bermuatan listrik negatif akan sama dengan jumlah proton yang bermuatan listrik positif. Sehingga didapatkan keseimbangan jumlah diantara keduanya.

Elektron elektron yang mengelilingi inti atom umumnya terikat kuat sehingga tidak mudah bergerak bebas. Namun pada jenis material tertentu, ikatan yang mengikat elektron ini tidak terlalu kuat sehingga elektron dapat bergerak bebas. Elektron elektron bebas yang tidak terikat oleh inti atom tersebut akan bergerak dengan bebas ke segala arah.

Ketika material yang memiliki banyak elektron bebas tersebut diberikan arus listrik, maka seketika elektron bebas yang bergerak ke segala arah tersebut akan bergerak terarah menuju titik yang kekurangan elektron.

Ingat bahwa sumber arus listrik merupakan material yang memilki dua kutub dengan perbedaan jumlah elektron. Kutub yang memiliki kelebihan elektron disebut sebagai kutub negatif dan kutub yang kekurangan elektron disebut kutub positif.

Konduktor

Elektron elektron bebas yang ada pada suatu material, pergerakannya sangat mudah dipengaruhi oleh aliran elektron dari luar. Sehingga ketika material yang memiliki elektron bebas terhubung dengan suatu sumber listrik yang mempunyai banyak kelebihan elektron maka didalam material tersebut akan memungkinkan terjadinya aliran elektron. Aliran elektron inilah yang disebut dengan arus listrik.

Material atau bahan yang memungkinkan terjadinya aliran elektron (arus listrik) disebut sebagi bahan konduktor / penghantar listrik. Dengan kata lain konduktor adalah bahan yang dapat menghantarkan aliran arus listrik dengan mudah.

Konduktor listrik umunya berasal dari jenis bahan logam. Salah satu konduktor listrik yang baik saat ini adalah logam tembaga. Sehingga logam ini sering digunakan untuk komponen penghantar listrik seperi kabel. Karena tembaga memiliki nilai hambatan yang sangat kecil sehingga arus listrik dapat bergerak dengan bebas.

Isolator

Berbeda dengan konduktor, bahan isolator sangat sedikit memiliki elektron bebas di dalam inti atomnya bahkan nyaris tidak ada. Elektron elektron yang ada pada bahan isolator terikat kuat di dalam inti atom sehingga tidak mudah bergerak bebas.

Akibatnya ketika diberikan aliran arus listrik, elektron elektron yang berasal dari sumber arus listrik tadi tidak mampu mendorong elektron elektron yang ada di inti atom bahan isolator tersebut. Dengan kata lain bahan isolator merupakan bahan yang tidak bisa menghantarkan arus listrik.

Umumnya bahan isolator mempunyai nilai hambatan yang sangat besar sehingga sulit bagi arus listrik untuk melewatinya. Bahan isolator umumnya tidak berasal dari jenis logam. Contohnya adalah asbes, kertas , keramik dan karet.

Bahan isolator digunakan untuk menghalangi aliran listrik agar tidak mengalir pada tempat yang tidak dibutuhkan. Misalnya untuk mengisolasi kabel listrik. Dengan dilapisi bahan isolator maka aliran arus listrik tidak mudah menyebar kemana mana.

Semikonduktor

Bahan semikonduktor memilki karakteristik yang khas. Sifat dasar bahan semikonduktor sebenarnya adalah isolator sehingga tidak mudah dialiri arus listrik. Namun dengan melakukan proses doping pada bahan semikonduktor, akan dihasilkan karakter baru dimana bahan semikonduktor tersebut dapat berubah menjadi konduktor. Sehingga bisa menghantarkan arus listrik.

Lalu apa sih proses doping ? Proses doping adalah mencampurkan suatu bahan dopant atau atom pengotor tertentu ke dalam inti atom bahan semikonduktor. Akibat dari pencampuran bahan atom pengotor tersebut menghasilkan satu bentuk bahan semikonduktor baru dengan type / jenis yang berbeda : type N atau type P.

Contoh bahan semikonduktor yang sering digunakan untuk membuat komponen elektronika adalah silikon dan germanium.

Semikonduktor Type N

Semikonduktor type N dibuat dengan cara mencampurkan bahan semikonduktor silikon dengan atom pengotor dari unsur arsenik. Akibat dari proses doping tersebut adalah jumlah elektron lebih banyak dibandingkan dengan jumlah lubang (hole) pada bahan semikonduktor baru dengan type N tersebut.

Atau bisa juga dikatakan elekton dianggap sebagai pemabawa muatan mayoritas (Mayority Carrier). Sementara Lubang dianggap sebagai pembawa muatan minoritas (Minority Carrier).

Secara singkat dapat dikatakan bahwa bahan semikonduktor type N adalah bahan semikonduktor yang memiliki jumlah elektron lebih banyak dibandingkan jumlah lubang / hole.

Semikonduktor Type P

Proses pembuatan semikonduktor type P sedikit berbeda dengan bahan semikonduktor type N. Untuk menghasilkan satu jenis bahan semikonduktor dengan karakteristik baru dilakukan prose doping terhadap bahan silikon. Caranya adalh dengan mencampurkan atom pengotor / dopant indium ke bahan semikonduktor silikon.

Hasil dari proses doping terhadap bahan silikon ini adalah satu jenis bahan semikonduktor type baru yang memiliki jumlah lubang lebih banyak dibandingkan jumlah elektron. Akibatnya lubang dianggap sebagai pembawa muatan mayoritas dan elektron dianggap sebagai pembawa muatan minoritas.

Jadi bahan semikonduktor type P adalah bahan semikonduktor yang mempunyai jumlah lubang lebih banyak daripada jumlah elektron.

Apa Yang Dimaksud Lubang Dan Elektron

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa inti atom yang berupa proton dan neutron dikelilingi oleh elektorn elektron. Jumlah elektron yang mengelilingi inti atom pada setiap molekul suatu benda berbeda beda.

Antar elektron elektron yang mengelilingi inti atom terikat oleh suatu ikatan kimia yang disebut dengan ikatan kovalen. Ikatan kovalen ini akan saling berbagi elektron untuk ini atom satu dengan inti atom lainnya.

Karena suatu gaya dari luar kadang elektron dapat terlepas dari ikat / tempat dimana dia seharusnya. sehingga melahirkan satu ikatan /tempat yang kosong. Tempat kosong yang ditinggalkan oleh elektron inilah yang disebut sebagai lubang / hole.

Karakteristik antara lubang dan elektron adalah saling tarik menarik. Jadi ketika ada suatu titik dimana terdapat kelebihan elektron dan di titik lain kelbihan lubang, maka elektron elektron kelebihan tadi akan tertarik untuk mengisi lubang lubang.

Untuk memudahkan dalam pemahaman tentang kelistrikan arus searah. Elektron elektron dikenal sebagai pembawa muatan negatif. Sementara lubang lubang dianggap sebagai muatan positif.

Itulah pembahasan tentang pengertian dan karakteristik yang dimiliki oleh bahan semikonduktor. Buat sobat yang kurang jelas terhadap uraian artikel, silahkan berkirim komentar.