Pengantar Bahan Semikonduktor Revolusioner

Evolusi baru-baru ini di bidang elektronika terutama disebabkan oleh jenis materi khusus yang melaluinya banyak pencapaian telah dicapai. Hari ini kami akan memberi Anda penjelasan singkat tentang bahan berharga yang disebut Semikonduktor. Hampir 20 tahun sebelumnya kami memiliki jenis tabung vakum yang berbeda yang tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran di industri elektronik. Tabung vakum bagus untuk waktu itu tetapi pengenalan semikonduktor telah mengubah pemandangan sepenuhnya. Semikonduktor memiliki bobot yang ringan, ukuran kecil, konstruksi sederhana, andal, efektif, biaya rendah, dan menghasilkan panas rendah.

Teori semikonduktor:

                                     Bahan semikonduktor adalah bahan yang sifat listriknya terletak di antara isolator dan konduktor yang baik, mis. germanium dan silikon dll. Dengan kata lain bahan yang melawan arus dengan 102-ohm × cm disebut semikonduktor. Bahan silikon paling banyak digunakan dalam industri tetapi ada juga karbon, germanium, dan galium arsenida. Menurut basis pita energi pada suhu kamar, bahan ini memiliki pita konduksi kosong dan pita valensi terisi sebagian. Di antara pita-pita ini, ada celah energi kecil (sama dengan 1ev). Tahanan bahan-bahan ini menurun dengan meningkatnya suhu karena meremas celah energi. Inilah sebabnya mengapa bahan semikonduktor dikenal sebagai koefisien suhu negatif.

• Beberapa istilah penting yang digunakan saat mempelajari semikonduktor.

• Elektron Valensi

Elektron yang berputar mengelilingi inti pada orbit/kulit terakhir disebut elektron valensi. Atom menjadi stabil ketika elektron valensi selesai di kulit terakhirnya, hanya ada 8 elektron yang dapat ditampung di kulit valensi. Setelah selesai, tidak ada satu elektron pun yang dapat memancarkan atau masuk ke dalam kulit valensi. Ada 4 elektron di kulit valensi silikon dan germanium. Silikon ditemukan pada tahun 1823 sedangkan germanium ditemukan pada tahun 1886.

• Cangkang energi

Jalur di sekitar inti atom tempat elektron berputar disebut kulit energi. Elektron yang berada jauh dari inti akan memiliki energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan elektron yang berada pada kulit yang dekat dengan inti. Elektron-elektron ini terikat kuat secara paksa dengan inti yang dekat dengan inti. Ketika atom memperoleh energi ia melompat ke kulit yang lebih tinggi menjauh dari nukleus tetapi ketika atom kehilangan energi itu bergerak kembali ke kulit aslinya. Secara elektrik suatu atom bersifat netral karena jumlah elektron dan proton yang sama dalam atom.

• Ikatan kovalen atau ikatan Atom

Seperti yang kita ketahui bahwa atom silikon mengandung 2 elektron di kulit pertama, 8 elektron di kedua dan 4 di valensi atau kulit ketiga. Ini berlaku untuk satu atom tetapi ketika beberapa atom bergabung bersama, mereka membuat pengaturan otomatis padat yang disebut struktur kristal. Susunan ini terjadi karena ikatan kovalen. Ikatan kovalen adalah jenis ikatan di mana dua atau lebih atom berbagi elektron kulit valensi satu sama lain. Seperti yang kita ketahui bahwa atom stabil secara listrik tetapi tidak stabil secara kimia. Kedua atom yang sama harus stabil agar dapat berbagi elektron.

• Elektron dan Lubang Bebas

Ketika suhu lingkungan dinaikkan dari nilai nol mutlak, energi panas telah dihasilkan disana yang hasilnya menghasilkan getaran pada kristal silikon/germanium. Seringkali sebagai akibat dari energi panas, elektron tereksitasi terpancar dari kulit valensinya. Pemilihan ini sekarang disebut elektron bebas karena tidak dipengaruhi oleh inti. Elektron yang dipancarkan meninggalkan kekosongan yang bertindak seperti muatan positif. Proses ini terjadi pada setiap atom yang secara kolektif memberikan sejumlah besar elektron dan hole bebas.