Jenis Semikonduktor dan Perannya dalam Komponen Elektronika Modern

Tipe-Tipe Semikonduktor yang Berperan dalam Teknologi Elektronika

Semikonduktor yang telah melalui proses doping atau penambahan zat pengotor disebut semikonduktor ekstrinsik. Kategori ini terbagi menjadi dua jenis utama yang memiliki peran sentral dalam dunia komponen elektronika:

Semikonduktor Tipe N (N-Type): Tipe ini mendapatkan namanya dari muatan pembawa yang terdiri dari elektron. Elektron memiliki muatan negatif, oleh karena itu disebut sebagai tipe negatif (N-type). Proses doping pada bahan semikonduktor seperti silikon dengan menggunakan arsenik atau antimon mengubahnya menjadi semikonduktor tipe N. Dalam semikonduktor tipe N, mayoritas pembawa muatan adalah elektron, sementara lubang (hole) merupakan pembawa muatan minoritas.

Semikonduktor Tipe P (P-Type): Tipe ini disebut demikian karena kekurangan elektron atau keberadaan "hole". Saat pembawa muatan adalah hole, semikonduktor ini memiliki muatan positif, dikenal sebagai tipe positif (P-type). Pada semikonduktor bahan silikon yang di-doping menggunakan indium, menjadi semikonduktor tipe P. Pada semikonduktor tipe P, hole menjadi mayoritas pembawa muatan sementara elektron adalah pembawa muatan minoritas.

Peran Semikonduktor dalam Komponen Elektronika Aktif

Berbagai komponen penting dalam elektronika aktif terbuat dari semikonduktor. Beberapa diantaranya adalah:

Integrated Circuit (IC): IC, atau sirkuit terpadu, adalah inti dari berbagai perangkat elektronika modern. Ini menggabungkan berbagai komponen semikonduktor menjadi satu chip, memungkinkan fungsi yang rumit dalam ukuran yang sangat kecil.

Transistor: Transistor adalah sakelar kecil yang berfungsi mengontrol arus listrik dalam sirkuit. Tipe N dan P semikonduktor digunakan dalam transistor untuk menghasilkan karakteristik penguatan yang penting dalam penerapan sirkuit.

Dioda: Dioda adalah komponen yang memungkinkan aliran arus hanya dalam satu arah. Ini mengandalkan sifat semikonduktor untuk menciptakan hambatan arus mundur yang tinggi.

Komponen elektronika yang terbuat dari semikonduktor sangat sensitif terhadap Electro Static Discharge (ESD). Oleh karena itu, perlindungan khusus harus diberikan selama tahap produksi komponen-komponen ini.

Perangkat Semikonduktor: Peralatan Mengandalkan Materi Semikonduktor untuk Elektronika Modern

 

Alat semikonduktor, juga dikenal sebagai perangkat semiconductor, merupakan sekelompok komponen elektronik yang memanfaatkan karakteristik unik bahan semikonduktor seperti silikon, germanium, dan gallium arsenida. Alat-alat semikonduktor ini telah menggantikan perangkat termionik seperti tabung hampa dalam era saat ini. Mereka mengandalkan konduksi elektronik dalam keadaan padat (solid state), berbeda dengan bentuk hampa (vacuum state) atau gas (gaseous state). Alat-alat semikonduktor dapat hadir dalam bentuk-bentuk terpisah seperti transistor dan diode, atau terintegrasi dalam jumlah besar hingga jutaan dalam satu chip silikon yang disebut sirkuit terpadu (IC).

 

Dasar-Dasar Perangkat Semikonduktor

Sebuah semikonduktor murni yang tidak "terstimulasi" oleh input seperti medan listrik memiliki kemampuan mengizinkan aliran arus listrik yang sangat terbatas di dalamnya, sehingga bertindak sebagai isolator. Kelebihan utama perangkat semikonduktor adalah kemampuan untuk mengubah konduktivitasnya dengan menambahkan pencemar (doping), menerapkan medan listrik, paparan cahaya, atau metode lainnya. Sebagai contoh, CCD (Charge-Coupled Device) dalam kamera digital memanfaatkan kenaikan konduktivitas semikonduktor ketika terkena cahaya. Operasi transistor juga bergantung pada konduktivitas semikonduktor yang dapat dimanipulasi dengan medan listrik.

 

Arus dalam semikonduktor mengalir melalui elektron yang bebas bergerak atau melalui "lubang". Lubang bukanlah partikel fisik, tetapi dalam konteks fisika semikonduktor, lubang dapat dianggap sebagai muatan positif yang berlawanan dengan elektron bermuatan negatif. Meskipun disebut "elektron bebas" untuk penyederhanaan, mayoritas elektron dalam bahan padat sebenarnya tidak bebas dan tidak berkontribusi pada konduktivitas.

 

Kristal semikonduktor murni yang sempurna, tanpa kontaminasi, dan pada suhu mendekati nol mutlak tanpa "stimulasi" seperti medan listrik atau cahaya, akan tidak memiliki elektron bebas atau lubang, sehingga menjadi isolator sempurna. Pada suhu kamar, panas eksitasi menghasilkan beberapa elektron bebas dan lubang dalam pasangan, tetapi kebanyakan semikonduktor pada suhu kamar tetap berperan sebagai isolator dalam aplikasi praktis.***