Bahan Pengotor Semikonduktor

 Semikonduktor Intrinsik-Murni

Silikon (Si) dan germanium (Ge) merupakan dua jenis semikonduktor yang sangat penting dalam elektronika. Keduanya terletak pada kolom empat dalam tabel periodik dan mempunyai elektron valensi empat. Struktur kristal silikon dan germanium berbentuk  tetradhedral  dengan setiap atom satu sama lain saling terikat bersama sebuah elektron valensi dengan atom-atom tetangganya. Gambar di bawah memperlihatkan bentuk ikatan kovalen dalam 3 dimensi. Pada temperatur mendekati harga nol mutlak, elektron pada kulit terluar terikat dengan erat sehingga tidak terdapat elektron bebas atau silikon bersifat sebagai insulator.Produksi berpindahnya pasangan elektron dan lubang dalam semikonduktor akhir pemanasan sanggup menimbulkan timbulnya penghantaran yang bekerjsama atau disebut dengan  konduksi intrinsik.

Gambar. X (a) Koordinasi tetradhedral, (b)ikatan kovalen silikon dalam 3
dimensi

Energi yang dibutuhkan untuk memutus sebuah ikatan kovalen yaitu sebesar 1,1 eV untuk silikon dan 0,7 eV untuk  germanium. Pada temperatur ruang (300 K), sejumlah elektron mempunyai energi yang cukup besar untuk melepaskan diri dari ikatan dan tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi menjadi elektron bebas. Besarya energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron dari pita valensi ke pita konduksi ini disebut energi terlarang  (energy gap). Jika sebuah ikatan kovalen terputus, maka akan terjadi kekosongan atau lubang  (hole). Pada kawasan dimana terjadi kekosongan akan terdapat kelebihan muatan positif, dan daerah  yang ditempati electron bebas mempunyai kelebihan muatan negatif. Kedua muatan inilah yang memperlihatkan bantuan adanya aliran listrik pada semikonduktor murni. Jika elektron valensi dari ikatan kovalen yang lain mengisi lubang tersebut, maka akan terjadi  lubang gres di tempat yang lain dan seperti sebuah muatan nyata bergerak dari lubang yang usang ke lubang baru.

Semikonduktor Ekstrinsik-Tak Murni

Kita sanggup memasukkan pengotor berupa atom-atom dari kolom tiga atau lima dalam tabel periodik kimia (lihat tabel pada pelajaran kimia) ke dalam silikon (Si) atau germanium (Ge) murni.Arsenida (GaAs),  Germanium dahulu yaitu materi satu-satunya yang dikenal untuk menciptakan komponen semikonduktor. Namun belakangan, silicon menjadi popular sehabis ditemukan cara mengekstrak materi ini dari alam. Silikon merupakan materi terbanyak ke dua yang ada dibumi sehabis oksigen (O2). Pasir, beling dan batu-batuan lain yaitu materi alam yang banyak mengandung unsur silikon.

Struktur atom kristal silikon, satu inti atom (nucleus) masing-masing mempunyai 4 elektron valensi. Ikatan inti atom yang stabil yaitu jikalau dikelilingi oleh 8 elektron, sehingga 4 buah elektron atom kristal tersebut membentuk ikatan kovalen dengan ion-ion atom tetangganya. Pada suhu yang sangat rendah (0 K),  struktur atom silicon divisualisasikan menyerupai pada gambar berikut.

Ikatan kovalen menimbulkan elektron tidak sanggup berpindah dari satu inti atom ke inti atom yang lain. Pada kondisi demikian, materi semikonduktor bersifat isolator alasannya yaitu tidak ada elektron yang sanggup berpindah untuk menghantarkan listrik. Pada suhu kamar, ada beberapa ikatan kovalen yang lepas alasannya yaitu energi panas, sehingga memungkinkan elektron terlepas dari ikatannya. Namun hanya beberapa jumlah kecil yang sanggup terlepas, sehingga tidak memungkinkan untuk menjadi konduktor yang baik. Ahli-ahli fisika terutama yang menguasai fisika quantum pada masa itu mencoba memperlihatkan pengotor pada materi semikonduktor ini. Pemberian pengotor dimaksudkan untuk mendapat elektron valensi bebas dalam jumlah lebih banyak dan permanen, yang diharapkan akan sanggup mengahantarkan listrik.

Subscribe to receive free email updates: