close button

Semikonduktor Adalah: 2 Jenis, Sifat, & Bahannya (LENGKAP)

  •   Okt 2022  •   13 min read  •   Comment

Semikonduktor Adalah – Bahan semikonduktor merupakan jenis bahan dengan konduktivitas listrik yang ada di antara insulator dan konduktor.

Bahan semiconductor ini cukup banyak digunakan di rangkaian elektronika, karena memiliki sifat elektronika yang dapat diubah dalam cara terkontrol dengan menambahkan sejumlah kecil dopant atau ketidakmurnian.

Semiconductor ini dibedakan menjadi dua jenis, yaitu Semikonduktor Intrinsik dan Semikonduktor Ekstrinsik.

Adapun beberapa komponen elektronik yang dipakai dalam bahan semiconductor ialah; transistor, thermistor, IC, SR, serta dioda.

Ingin tahu penjelasan lebih lengkap mengenai bahan semiconductor? Yuk, baca artikel yang berjudul “Semikonduktor Adalah: 2 Jenis, Sifat, & Bahan (LENGKAP)” ini dengan seksama!

Semikonduktor Adalah

Secara umum, semikonduktor adalah setengah konduktor atau semi karena bahan ini bukanlah dari konduktor murni.

Bahan semiconductor ini bersifat berada di antara isolator dan konduktor.

Bahan – bahan logam seperti besi, tembaga, dan timah disebut dengan konduktor yang baik, karena memiliki susunan atom yang mempunyai rupa sehingga elektronnya bisa bergerak bebas.

Secara khusus, semikonduktor adalah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara isolator dan konduktor.

Semiconductor bersifat sebagai isolator pada temperatur rendah, namun pada temperatur ruangan akan bersifat sebagai konduktor.

Semikonduktor adalah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara isolator dan konduktor.

Konduktivitas semiconductor ini berkisar antara 103 hingga 10-8 siemens per sentimeter dan mempunyai, serta celah energinya lebih kecil dari 6 eV.

Semikonduktor adalah bahan yang bersifat setengah konduktor, dikarenakan celah energi yang dibentuk oleh bahan ini lebih kecil dibanding dengan celah energi bahan isolator, namun lebih besar dari celah bahan konduktor.

SIfat kelistrikan dari bahan semikonduktor ini bisa berubah bila temperaturnya berubah.

Dalam keadaan murni, ia bersifat sebagai penyekar, sedangkan dalam temperatur kamar (27°C) ia bersifat sebagai penghantar.

Prinsip Dasar Semikonduktor

Semikonduktor adalah elemen dasar dari komponen elektronika seperti transistor, dioda, dan IC.

Mengapa disebut semi? karena bahan ini bukan dari konduktor murni.

Bahan – bahan logam seperti timah, besi, dan tembaga disebut sebagai konduktor yang baik karena memiliki susunan atom, sehingga elektronnya bisa bergerak bebas.

Atom tembaga dengan lambang kimia Cu mempunyai inti 29 ion (+) yang dikelilingi oleh 20 elektron (-).

Sebanyak 28 elektron ada di orbit bagian dalam membentuk nucleus.

Membutuhkan energi yang besar untuk melepas ikatan elektron ini.

Satu elektron yaitu elektron yang ke-29, ada di orbit paling luar.

Orbit terluar tersebut disebut sebagai pita valensi dan elektron yang ada di pita ini dinamakan elektron valensi.

Karena hanya ada 1 elektron dan jaraknya jauh dari nucleus, ikatannya tidak terlalu kuat.

Hanya dengan sedikit energi saja, elektron terluar ini mudah terlepas dari ikatannya.

Pada suhu kamar, eletron bisa bergerak dari satu nucleus ke nucleus lainnya.

Bila diberi tegangan potensial listrik, elektron ini dapat berpindah ke arah potensial yang sama dengan mudah.

Fenomena ini dinamakan sebagai arus listrik.

Isolator merupakan atom yang mempunyai elektron valensi sebanyak 8, dan membutuhkan energi yang besar untuk melepaskan elektron ini.

Baca Juga: Pulley: Pengertian, 3 Jenis, & Rumusnya (TERLENGKAP)

Karakteristik Bahan Semikonduktor

Elemen semiconductor ini terdiri dari unsur – unsur pada sistem periodik golongan IV A seperti:

  • Silikon (Si),
  • Germanium (Ge), dan
  • Karbon (C)

Karbon semiconductor dapat ditemukan dalam bentuk Kristal intan.

Semiconductor intan mempunyai konduktivitas panas yang tinggi dan dapat digunakan dengan efektif untuk mengurangi efek panas pada pembuatan semikonduktor laser.

Semikonduktor gabungan (kompon) terdiri dari senyawa yang dibentuk dari logam unsur periodik golongan IIB dan IIIA (valensi 2 dan 3) dengan non-logam pada golongan VA dan VIA (valensi 5 dan 6), jadimembentuk ikatan yang stabil (valensi 8).

Semikonduktor gabungan III dan V ini misalnya GaAs dan InP, sedangakan gabungan II dan VI misalnya CdTe dan ZnS.

Sifat-sifat Semikonduktor

Disamping itu semikonduktor memiliki sifat-sifat berikut.
  1. Semikonduktor murni mempunyai koefisien temperatur yang negatif  dengan resistansi tidak seperti logam yang memiliki resistansi dengan koefisien temperatur positif.
  2. Semikonduktor memberikan daya termolistrik yang tinggi dengan tanda yang positif atau negatif relatif logam bersangkutan.
  3. Hubungan (junction) antara semikonduktor jenis p dan semikonduktor jenis n menunjukkan sifat-sifat penyearahan.
  4. Semikonduktor bersifat peka cahaya, membangkitkan baik tegangan foto maupun perubahan resistansi akibat penyinaran cahaya

Baca Juga: Dehumidifier: Pengertian, 3 Jenis, dan Rekomendasi Produk

Sifat Bahan Semikonduktor

Sifat – sifat kelistrikan kristal tergantung pada struktur cara elektron menempati pita energi dan struktur pita energi, pita energi dibedakan menjadi tiga:

1. Jalur Valensi

Penyebab utama adanya Jalur Valensi ialah munculnya ikata atom yang membangun kristal.

Di jalur ini, elektron bisa lepas dari ikatan atom bila mendapat energi.

2. Jalur Konduksi

Jalur Konduksi ialah tempat elektron yang bisa bergerak bebas karena adanya pengaruh gaya tarik inti yang tidak diperhatikan lagi.

Oleh sebab itu, elektron bisa dengan bebas menghantarkan listrik.

3. Jalur Larangan

Jalur Larangan merupakan jalur pemisah antara Jalur Konduksi dan Jalur Valensi.

Bahan-bahan semikonduktor dengan Energi Gap rendah biasanya digunakan sebagai bahan komponen elektronika yang dioperasikan pada suhu kerja yang rendah pula.

Sifat Kelistrikan

Kuat arus listrik di bahan semikonduktor tidak bisa diketahui secara rinci dengan menggunakan Hukum Ohm.

Penerapan hukum ini hanya bisa berlaku bagi rangkaian listrik yang mempunyai arus listrik yang selalu berbanding lurus dengan nilai tegangan listrik.

Nah sebaliknya, bahan semikonduktor ini tidak selalu mempunyai arus listrik yang kuat yang berada di dalam fungsi linear dengan tegangan listrik yang berlaku.

Arus listrik yang mengalir di bahan semikonduktor ini bisa mengalami fungsi kuadrat, fungsi kubik, dan fungsi linear terhadap nilai tegangan listrik yang bekerja.

Di bahan semikonduktor juga berlaku Efek Hall yang bisa menentukan kerapatan arus listrik yang dinyatakan di dalam muatan per satuan volume.

Nilai tegangan listrik di bahan semikonduktor bisa ditentukan oleh pemusatan dari muatan listrik yang terbawa ke bahan listrik.

Jenis – Jenis Semikonduktor

Berikut dua jenis semikonduktor beserta penjelasannya:

1. Semikonduktor tipe P

Semikonduktor

Semikonduktor ini dibuat dengan bahan (Ga : gallium; In :phosporous; B: boron).

Jenis ini mempunyai tiga valence electron intrinsic semiconductor.

Dengan melalui empat lapisan luar electron yang dimilikinya, jika kedua jenis material ini bertemu satu dengan lainnya, maka atom silicon dari kedua jenis atom ini tidak bisa berbagi electron, sehingga arus listrik bisa mengalir dengan mudah dimana lubang ini disebut hole.

Tipe ini biasa disebut dengan P (positive) karena  bermuatan listrik positif, elektronnya lebih sedikit.

Ketika mendapat tegangan, elektron mengisi sisi hole kemudian hole tersebut secara terus menerus bergerak menurun.

Arus listriknya mengalir melalui hole yang ada di dalam Semikonduktor tipe P ini.

2. Semikonduktor tipe N

Semikonduktor

Semiconductor ini dibuat dengan menambahkan material (P: phosphorus; As: arsenic; Sb: antimony) yang memiliki 5 lapisan luar elektron dalam semiconductor intrinsik.

Bila 5 valenci element tersebut ditambahkan untuk mengikat dengan silicon, maka satu elektron tetap bertahan sebagai kelebihan di dalam octet, jadi daya hantar elektron bisa baik melalui gerak bebas elektron yang tertinggal.

Semiconductor ini disebut dengan tipe N (negatif) karena arus listriknya diasumsikan negatif.

Arus listrik ini mengalir melalui semiconductor tipe N (penghantar : elektron).

Daftar Semikonduktor dan Kegunaanya

Berikut daftar bahan semiconductor dan kegunaanya:

  1. Germanium (Ge) berguna sebagai Dioda dan transistor awal
  2. Silikon (Si) berguna sebagai Dioda, transistor, dan IC
  3. Selenium (Se) berguna sebagai Rectifier
  4. Germanium Silikon (Ge Si) berguna sebagai Pembangkitan Thermoelektrik
  5. Tellurida Timah (PbTe) berguna sebagai Detektor inframerah
  6. Arsenida Gallium (GaAs) berguna sebagai Transistor frekuensi tinggi, dan laser
  7. Barium Titinate (Ba Ti) berguna sebagai Thermistor (PTC)
  8. Bismut Telurida (Bi2Te3) berguna sebagai Konvermasi thermoelektrik
  9. Indium Antimonida (In Sb) berguna sebagai Magneto Resistor, Plezo Resistor
  10. Indium arsenida (In As) berguna sebagai Plezo Resistor
  11. Silicon carbida (Si Cb) berguna sebagai Varistor
  12. Aliuminium Stibium (Al Sb) berguna sebagai Dioda penerang
  13. Gallium Phosphor (Ga P) berguna sebagai Dioda penerang
  14. Indium Phospor (In P) berguna sebagai Filter Infra merah
  15. Plumbum Sulfur (Pb S) berguna sebagai Foto sel
  16. Plumbun Selenium (Pb Se) berguna sebagai Foto sel
  17. Gaxln1-xAs berguna sebagai Alat-alat frekuensi tinggi dan alat optis
  18. Hg1-xCdxTe berguna sebagai detektor inframerah
  19. GaAsxP1-x berguna sebagai Dioda pemancar cahaya

Hukum Kelistrikan

Hukum kelistrikan yang ada di semiconductor ini menggunakan Hukum Child yang berlaku pada semiconductor yang memiliki pembawa muatan dengan jumlah yang sangat sedikit.

Hukum ini hanya berlaku bagi arus listrik yang terbentuk karena muatan ruang dalam semiconductor.

Di semiconductor, hukum ini diterapkan pada arus listrik yang dihasilkan oleh si pembawa muatan hasil dari injeksi elektrode.

Doping Semikonduktor

Alasan utama penggunaan semiconductor ialah sifat elektroniknya yang bisa diubah – ubah dengan cara terkontrol, yaitu dengan menambah sejumlah kecil ketidakmurnian atau dopan.

Doping dengan jumlah yang besar di semiconductor dapat menambahkan konduktivitasnya.

Contohnya ialah polycrystalline silicon di beri dop berat untuk pengganti logam.

Pembuatan

Semiconductor dengan bahan – bahan elektronik bisa diprediksi dan juga handal untuk produksi massa.

Tingkat kemurnian kimia yang dibutuhkan pun sangat tinggi karena adanya ketidaksempurnaan, dan bahkan dalam proporsi kecil bisa memiliki efek besar pada material dan properti.

Nah, dalam pembuatan semiconductor yang membutuhkan heterojunction dengan bahan – bahan semiconductor yang berbeda pun penting untuk menentukan kompatibilitas antar bahan.

Baca Juga: 17 Kode Alam Dapat Uang Kertas 2D 3D 4D dan tafsir Mimpi Terbaru

Elektronika Daya

Di elektronika daya, peralatan semiconductor memiliki fungsi utama sebagai saklar elektronik.

Proses pensaklarannya pun menjadi proses utama pada rangkaian elektronika daya.

Di rangkaian ini, peralatan semiconductor berfungsi untuk mengubah jenis sumber energi.

Baca Juga: Arti Maintenance: Pengertian, Tujuan, dan 6 Jenisnya

Penggunaan Bahan Semikonduktor

Semiconductor termasuk terobosan dalam teknologi bahan listrik yang memungkinkan pembuatan komponen elektronik dengan wujud mikro.

Berikut beberapa komponen elektronik yang menggunakan bahan semiconductor, yaitu:

1. Transistor

Transistor adalah komponen elektronik yang dibuat dari materi semikonduktor yang bisa mengatur tegangan dan arus yang mengalir melewatinya dan berfungsi sebagai saklar elektronik dan gerbang elektronik.

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dimanfaatkan sebagai penguat, sebagai penyambung (switching), sirkuit pemutus, stabilisasi tegangan, modulasi sinyal, dan sebagainya.

Transistor bisa digunakan untuk semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu:

  • Basis (B),
  • Emitor (E) dan
  • Kolektor (C)

Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor bisa dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.

Transistor termasuk komponen yang penting dalam dunia elektronik modern.

Di dalam rangkaian analog, transistor dimanfaatkan sebagai amplifier (penguat).

Rangkaian analog melingkupi sumber listrik stabil (stabilisator), pengeras suara, dan penguat sinyal radio.

Dalam rangkaian digital, transistor ini digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi.

Beberapa transistor pun dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan lainnya.

2. Thermistor

Termistor merupakan komponen elektronika yang digunakan untuk mengukur suhu.

Prinsip dasar dari pernagkat ini adalah perubahan nilai tahanan, bila suhu atau temperatur yang mengenai termistor ini berubah.

Termistor ini termasuk gabungan antara kata termo (suhu) dan resistor (alat pengukur tahanan).

3. SR (Silicon Control Rectifier)

SCR singkatan dari Silicon Control Rectifier merupakan diode yang berfungsi sebagai pengendali.

SCR atau Tyristor masih termasuk golongan semikonduktor dengan karateristik yang serupa dengan tabung thiratron, sebagai pengendalinya adalah gate (G).

SCR sering disebut Therystor.

SCR berbahan campuran yaitu terdiri dari P dan N.

Isi SCR terdiri dari Positif Negatif Positif Negatif dan biasanya disebut PNPN Trioda.

4. IC (Integrated Circuit)

Sirkuit Terpadu atau integrated circuit (IC) ialah komponen dasar yang terdiri dari transistor, resistor, dan sebagainya.

Komponen ini berfungsi sebagai otak di peralatan elektronika.

Sirkuit Terpadu merupakan komponen elektronik yang terdiri atas beberapa terminal transistor yang tergabung membentuk gerbang.

Tiap gerbang dapat dioperasikan dan membentuk logika tertentu yang bisa mengendalikan pengoperasian suatu perangkat elektronik.

Gabungan dari Sirkuit Terpadu dan komponen lain bisa menggunakan bahan semikonduktor dalam bentuk chip.

Chip multifungsi tersebut kemudian dikenal sebagai mikroprosesor yang berkembang hingga sekarang.

Integrated Circuit dimungkinkan oleh teknologi pertengahan abad ke-20 dalam pembuatan alat semikonduktor dan penemuan eksperimen yang menunjukkan bahwa alat semikonduktor dapat berfungsi seperti tabung vacuum.

Hanya setengah abad setelah penemuannya, komponen ini sudah digunakan dimana-mana, seperti: TV, Radio, televisi, HP, dan peralatan digital lainnya.

5. Dioda

Dioda ialah komponen aktif yang mempunyai dua kutub dan bersifat semikonduktor.

Dioda ini dapat dialiri arus listrik ke satu arah dan menghambat arus dari arah sebaliknya.

Komponen ini sebenarnya tidak mempunyai karakter yang sempurna, melainkan memiliki karakter yang berhubungan dengan arus dan tegangan komplek yang tidak linier dan seringkali tergantung pada teknologi yang dipakai serta parameter penggunaannya.

Dioda termasuk peranti semikonduktor yang dasar.

Dioda mempunyai banyak tipe dan tiap tipe memiliki fungsi dan karakteristik berbeda.

Kata Dioda berasal dari Di (Dua) Ode (Elektrode), jadi Dioda ialah komponen yang memiliki dua terminal atau dua electrode yang berfungsi sebagai penghantar arus listrik satu arah.

Perangkat ini bekerja sebagai konduktor bila beda potensial listrik yang diberikan dalam arah tertentu (Bias Forward) tetapi perangkat ini akan bertindak sebagai isolator bila beda potensial listrik diberikan dalam arah yang berlawanan (Bias Reverse).

Tipe dasar dari dioda ialah dioda sambungan PN.

Kegunaan Praktis

Berikut lima kegunaan praktis semikonduktor beserta penjelasannya:

Detektor Kristal

Semiconductor di dalam bentuk kristal dimanfaatkan untuk pembuatan detektor kristal.

Pembuatan detektor kristal ini awal mula dilakukan mada abad ke-20 Masehi yang berfungsi sebagai penghubung kawat penghanya yang menerima sinyal radio.

Bentuk kawatnya pun mirip dengan kumis.

Bahan yang digunakan ialah kristal germanium.

Tersedianya sinyal radio ini diketahui dari efek simpang dari kontak antara kawat dan kristal.

Pelemahan dan penguatan dari kuat arus listrik ini dibatasi oleh senyawa dan elemen pada yang sudah mengalami rekayasa khusus.

Arus listrik yang mengalir pun dibagi menjadi dua; elektron bermuatan negatif dan elektron yang kekuarangan muatan positif.

Elektron dengan muatan negatif disebut dengan arus muatan, sedangkan yang kekurangan muatan positif disebut dengan arus lubang.

Teori yang digunakan ialah Teori Fisika Kuantum untuk memahami prinsip arus muatan dan arus lubang ini.

Sel Surya

Sel Surya ini memanfaatkan semiconductor yang berkomponen dioda dengan sambungan P-N.

Fungsi utama dari sel surya ialah menghasilkan efek fotovoltaik yang bisa mengubah sinar matahari menjadi energi listrik.

Sel surya ini dipakai pada pembangkit listrik tenaga surya dengan skala kecil di daerah terpencil yang tidak mempunyai akses listrik.

Tidak hanya itu, satelit pun memanfaatkan sel surya sebagai penghasil energi listrik.

Pengukuran Intensitas Cahaya

Elemen fotolistrik di bahan semikonduktor dimanfaatkan untuk menggantikan peran sel foto.

Sel foto ini dimanfaatkan untuk mengukur intensitas cahaya.

Adapun peran sel foto yang digantikan oleh semikonduktor adalah ionisasi melalui tumbukan elektron pada cermin logam.

Sensor Suhu Penyejuk

Sensor suhu penyejuk udara ini umumnya menggunakan termistor yang mempunyai nilai koefisien suhu negatif.

Prinsip kerjanya beda dengan suhu pemanas, pada sensor suhu penyejuk udara ini bekerja untuk meningkatkan suhu ruangan dan membuat nilai hambatan listrik berkurang.

Mesin Mobil

Beberapa mesin mobil sudah menggunakan prinsip kerja serta bahan semiconductor secara mekanika.

Di mobil, semiconductor ini digunakan pada sistem suspensi, sistem kendali, kantung udara, juga rangkaian listrik pengaman.

Sistem kerja mobil ini memanfaatkan bahan semiconductor termasuk sistem manajemen mesin, sistem transmisi, sistem rem antiterkunci, sistem instrumentasi, dan sebagainya.

Baca Juga: Ini Dia 8 Komponen NOS, Harga & FAQ Seputar NOS

Kelebihan Semikonduktor

Berikut beberapa kelebihan semiconductor:

  • Tidak membutuhkan daya untuk memanaskan perangkat semiconductor yang menyebabkan emisi elektron.
  • Tidak membutuhkan biaya untuk menghasilkan emisi elektron
  • Perangkat semiconductor segera bekerja setelah sirkuit dihidupkan.
  • Tidak menghasilkan dengung atau suara ketika digunakan
  • Semiconductor mempunyai tegangan operasional yang cukup rendah dibanding dengan tabung vacuum.
  • Rangkaian semiconductor sangat kompak, karena ukurannya yang kecil.
  • Tahan terhadap guncangan.
  • Harganya jauh lebih murah, dan
  • Masa pakai hampir tidak terbatas.

Kekurangan Semikonduktor

Berikut beberapa kekurangan semiconductor:

  • Perangkat berbahan semiconductor menghasilkan noise gelombang yang tinggi dibanding dengan di tabung vacuum.
  • Semiconductor mempunyai kemampuan daya yang lebih rendah.
  • Dalam rentang frekuensi tinggi, transistor mempunyai responder yang tidak bagus.

Baca Juga: Vending Machine Adalah: Sejarah hingga 20+ Modelnya Terbaru

Kesimpulan

Dapat disimpulkan bahwa semikonduktor adalah setengah konduktor atau semi karena bahan ini bukanlah dari konduktor murni, bahan ini bersifat berada di antara isolator dan konduktor.

Apakah penjelasan mengenai semiconductor di artikel ini sudah cukup jelas?

Yuk tambah wawasanmu hanya dengan baca artikel di carakami.com ini!

Orang juga bertanya

Fiana is an Europeanist, freelance writer, and write SEO friendly content.

Tinggalkan komentar