What Is a Semiconductor?

dokumen-dokumen yang mirip
1. Semikonduktor intrinsik : bahan murni tanpa adanya pengotor bahan lain. 2. Semikonduktor ekstrinsik : bahan mengandung impuritas dari bahan lain

Bab 1 Bahan Semikonduktor. By : M. Ramdhani

SEMIKONDUKTOR oleh: Ichwan Yelfianhar dirangkum dari berbagai sumber

MODUL 1 KULIAH SEMIKONDUKTOR

Semikonduktor. Sifat. (ohm.m) Tembaga 1,7 x 10-8 Konduktor Silikon pd 300 o K 2,3 x 10 3 Semikonduktor Gelas 7,0 x 10 6 Isolator

MAKALAH PITA ENERGI. Di susun oleh, Pradita Ajeng Wiguna ( ) Rombel 1. Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisika dan Teknologi Semikonduktor

Modul - 4 SEMIKONDUKTOR

Bab 1. Semi Konduktor

MIKROELEKTRONIKA. Gejala Transport dalam Semikonduktor. D3 Teknik Komputer Universitas Gunadarma

ELEKTRONIKA. Bab 2. Semikonduktor

Uji Kekerasan Material dengan Metode Rockwell

Atom silikon dan germanium masingmempunyai empat elektron valensi. Oleh karena itu baik atom silikon maupun atom germanium disebut juga dengan atom

PENDAHULUAN. Di dalam modul ini Anda akan mempelajari Kristal Semikonduktor yang mencakup:

E 2 E 1. E 3s r 2 r 1. energi. Jarak antar atom

STRUKTUR CRISTAL SILIKON

Teori Semikonduktor. Elektronika (TKE 4012) Eka Maulana. maulana.lecture.ub.ac.id

1. Semikonduktor dikelompokkan menjadi dua kelompok besar, yaitu semikonduktor murni

KRISTAL SEMIKONDUKTOR

Lecture #6. Dioda Semikonduktor (Semiconductor Diode) Rangkaian Peredam Sinyal (Filter) Filter lolos rendah pasif Filter lolos tinggi pasif

struktur dua dimensi kristal Silikon

TK 2092 ELEKTRONIKA DASAR

Semikonduktor. Prinsip Dasar. oleh aswan hamonangan

ELEKTRONIKA. Materi 4 : Fisika Semikonduktor. Oleh: I Nyoman Kusuma Wardana

SKSO OPTICAL SOURCES.

Materi 2: Fisika Semikonduktor

KERAMIK Mimin Sukarmin, S.Si., M.Pd.

ELEKTRONIKA DASAR. Kode matkul : 727 SKS : 4 SKS Waktu : 180 menit

BENDA WUJUD, SIFAT DAN KEGUNAANNYA

WinHEC /15/2015. Materi. Pengenalan elektronika Dasar. Pertemuan ke II

KRISTAL SEMIKONDUKTOR

Gambar Semikonduktor tipe-p (kiri) dan tipe-n (kanan)

MOLEKUL, ZAT PADAT DAN PITA ENERGI MOLEKUL ZAT PADAT PITA ENERGI

Mengenal Sifat Material. Teori Pita Energi

Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya.

BAHAN KULIAH FISIKA SEMIKONDUKTOR

Struktur Atom. Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang

Semikonduktor. PDF created with pdffactory Pro trial version

Dioda Semikonduktor dan Rangkaiannya

PERTEMUAN 2 TEORI DASAR (DIODA)

IKATAN KIMIA DALAM BAHAN

PHOTODETECTOR. Ref : Keiser

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

DETEKTOR RADIASI INTI. Sulistyani, M.Si.

Bahan Listrik. Sifat Listrik Bahan

ATOM BERELEKTRON BANYAK

MAKALAH BAHAN KONDUKTOR, ISOLATOR, SEMIKONDUKTOR. Oleh Marco Melandri JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG 2017 KATA PENGANTAR

KUMPULAN SOAL SEMIKONDUKTOR OLEH: KELOMPOK III. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin 2011/2012

KARAKTERISASI GaAs DENGAN PHOTOLUMINESCENCE LASER ARGON

Karakterisasi XRD. Pengukuran

BAB I PENDAHULUAN. pembuatan piranti optoelektronika yang berkualitas tinggi.

BAB I PENDAHULUAN. Komponen elektronika seperti diode, transistor dan sebuah IC. semikonduktor. Pada zaman sekarang perkembangan piranti elektronika

MATERIAL TEKNIK. 2 SKS Ruang B2.3 Jam Dedi Nurcipto, MT

SUMBER OPTIK. Ref : Keiser. Fakultas Teknik 1

BAB I 1 PENDAHULUAN. kemampuan mengubah bentuk radiasi cahaya menjadi sinyal listrik. Radiasi yang

Nur hidayat dan Ariswan

DASAR PENGUKURAN LISTRIK

BAGIAN 1 PITA ENERGI DALAM ZAT PADAT

BABU TINJAUAN PUSTAKA. Di dalam fisika dan optika, garis-garis Fraunhofer adalah sekumpulan

PENDAHULUAN. Di dalam modul ini Anda akan mempelajari Gas elektron bebas yang mencakup: Elektron

SOAL DAN TUGAS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA. Mata Kuliah Manajemen Energi & Teknologi Dosen : Totok Herwanto

MATERI II TINGKAT TENAGA DAN PITA TENAGA

JOBSHEET SENSOR CAHAYA (SOLAR CELL)

Nama Anggota Kelompok: 1. Ahmad Samsudin 2. Aisyah Nur Rohmah 3. Dudi Abdu Rasyid 4. Ginanjar 5. Intan Dwi 6. Ricky

DAFTAR PUSTAKA. 1. Dra. Sukmriah M & Dra. Kamianti A, Kimia Kedokteran, edisi 2, Penerbit Binarupa Aksara, 1990

Kimia unsur. Klasifikasi Materi. Tabel Periodik. Kuantitas materi : Atom dan konsep mol. Atom dan konsep mol

Bab 6. Elektron Dalam Zat Padat (Teori Pita Energi)

Elektron Bebas. 1. Teori Drude Tentang Elektron Dalam Logam

PHOTODETECTOR. Ref : Keiser. Fakultas Teknik Elektro 1

DAFTAR ISI. ABSTRAK... i. KATA PENGANTAR... ii. UCAPAN TERIMA KASIH... iii. DAFTAR ISI... v. DAFTAR GAMBAR... viii. DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG...

EFEK HALL. Laboratorium Fisika Material, Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Surabaya

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

YAYASAN PEMBINA UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA SMA LABSCHOOL KEBAYORAN

a. Lattice Constant = a 4r = 2a 2 a = 4 R = 2 2 R = 2,8284 x 0,143 nm = 0,4045 nm 2

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah

Yang akan dibahas: 1. Kristal dan Ikatan pada zat Padat 2. Teori Pita Zat Padat

MATERIAL TEKNIK. 2 SKS Ruang B2.3 Jam Dedi Nurcipto, MT

BAB I PENDAHULUAN. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi sangat mempengaruhi peradaban

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah

BAB 2 TEORI PENUNJANG

ANALISIS PENGARUH TEMPERATUR OPERASIONAL DALAM SIMULASI KARAKTERISTIK ARUS-TEGANGAN PADA DIODA Si MENGGUNAKAN FEMLAB SKRIPSI

2016 PEMODELAN ARUS TEROBOSAN PADA TRANSISTOR DWIKUTUB N-P-N ARMCHAIR GRAPHENE NANORIBBON (AGNR) MENGGUNAKAN METODE MATRIKS TRANSFER

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

TUGAS MATA KULIAH ILMU MATERIAL UMUM THERMAL PROPERTIES

BAB V Simulasi Electronic Charged State Individual Quantum dot Berbasis Silikon

PERKEMBANGAN SEL SURYA

TUGAS AKHIR ANALISIS PERBANDINGAN KARAKTERISTIK PANEL SURYA BERDASARKAN MATERIAL PENYUSUN DAN INTENSITAS CAHAYA. Diajukan untuk memenuhi persyaratan

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

PEMAKSIMALAN DAYA KELUARAN SEL SURYA MENGGUNAKAN LENSA CEMBUNG

1. Perpotongan antara garis beban dan karakteristik dioda menggambarkan: A. Titik operasi dari sistem B. Karakteristik dioda dibias forward

BAB I PENDAHULUAN. Pada saat ini dunia elektronika mengalami kemajuan yang sangat pesat, hal ini

Tujuan Instruksional

BAB II LANDASAN TEORI. Muatan-muatan listrik yang bergerak akan menghasilkan arus listrik.

SUMBER OPTIK. Ref : Keiser

KARAKTERISTIK ARUS DAN TEGANGAN SEL SURYA

BAHAN-BAHAN LISTRIK Dedi Nurcipto, MT.

Pertemuan 10 A. Tujuan 1. Standard Kompetensi: Mempersiapkan Pekerjaan Merangkai Komponen

X Z. ISOTOP Atom atom yang sama mempunyai nomor atom sama tetapi nomor massa berbeda disebut isotop Contoh : H 1 H 1 H 1

KONDUKTOR, ISOLATOR DAN SEMIKONDUKTOR

DAFTAR ISI. PERNYATAAN BEBAS PLAGIARISME... ii. HALAMAN PENGESAHAN... iii. HALAMAN TUGAS... iv. HALAMAN PERSEMBAHAN... v. HALAMAN MOTO...

ENERGI SURYA DAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA. TUGAS ke 5. Disusun Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mata Kuliah Managemen Energi dan Teknologi

Transkripsi:

1 SEMIKONDUKTOR

Pengantar 2

What Is a Semiconductor? Istilah Konduktor Insulator Semikonduktor Definisi Semua bahan, sebagian besar logam, yang memungkinkan arus listrik mengalir melalui bahan tersebut Semua bahan yang tidak bisa mengalirkan arus listrik Murni silikon atau campurannya, bahan dasar bagi sebagian besar transistor. Konduktivitas bahan dapat diubah dengan mencampur bahan silikon dengan bahan lain 3

Semiconductors Bahan yang memiliki sifat tidak murni konduktor dan tidak murni insolator Ia umumnya bersifat insulator pada suhu dekat 0 0 C dan bersifat konduktor pada suhu kamar Bahan umum semikonduktor Dasar Intrinsik Si - Silicon (most common) Ge - Germanium Compound/gabungan ekstrinsik GaAs - Gallium arsenide GaP - Gallium phosphide AlAs - Aluminum arsenide AlP - Aluminum phosphide InP - Indium Phosphide 4

Kristal Padat Pada kristal padat, keteraturan atom terus berulang untuk semua struktur di dalam kristal Kristal silikon memiliki struktur latice seperti intan Unit sel 5

Mengapa Silikon unik? Murah dan melimpah Sifat unik: mekanik, kimia dan elektronik Bahan umum dikenal oleh manusia SiO 2 : pasir, gelas Si berada pada Gol IV Mirip karbon (C) dan germanium (Ge) 6 Mempunyai valensi 3s² dan 3p²

Hakikat Silikon Intrinsik Berbahan murni (bebas dopping) yaitu Si atau Ge Memiliki elektron valensi 4 dan membentuk ikatan kovalen dengan 4 atom tetangganya 7

Konduksi di Dalam Latice Semikonduktor Semikonduktor (Si dan Ge) memiliki 4 elektron terluar 2 di subkulit S 2 di subkulit P Jika jarak diantara atom menjadi pendek subkulit menyebar menjadi pita energi Pada saat jarak terus menerus menjadi pendek, pita saling tumpang-tindih dan kemudian berpisah Model kulit elektron tidak berlaku kembali, elektron dapat dianggap menjadi bagian dari kristal bukan bagian dari atom 4 elektron yang mungkin berada pada pita energi paling rendah (Pita Valensi) 4 elektron yang mungkin berada pada pita energi tertinggi (Pita Konduksi) 8

Pita Energi dalam Semikonduktor Ruang diantara pita disebut Gap Energi atau Pita Terlarang 9

Insulators, Konduktor dan Semikonduktor Insulators memiliki gap energi tinggi Elektron tidak bisa loncat dari pita valensi ke pita konduksi Tidak ada arus yang mengalir Conductors (logam) memiliki gap energi kecil (atau bahkan tidak ada sama sekali) Elektron mudah loncat dari pita valensi ke pita konduksi Arus mudah mengalir Semiconductors memiliki gap energi pertengahan (diantara insulator dan konduktor) Hanya beberapa elektron dapat loncat ke pita konduksi dengan meninggalkan hole Hanya sedikit arus yang dapat mengalir 10

Insulators, Konduktor dan Semikonduktor Pita Konduksi Pita Valensi Konduktor Semikonduktor Insulator 11

Muatan Pembawa (Carries) dalam Semikonduktor Electron dan hole We knew about electron (e), but what is a hole (h)? Ketika elektron menerima cukup energi untuk loncat dari pita valensi ke pita konduksi, ia meninggalkan ruang/level kosong. Kondisi ini menciptakan Pasangan Elektron-Hole atau Electron-Hole Pair (EHP) Arus hole disebabkan oleh sebuah elektron yang bergerak berlawanan arah pada pita valensi Arus elektron adalah elektron yang bergerak dari tingkat ke tingkat pada pita konduksi 12

Pasangan Elektron-Hole Terkadang energi panas (termal) mampu menyebabkan elektron loncat dari pita valensi ke pita konduksi Menghasilkan electronhole pair (EHP) Pita Konduksi pair elimination pair creation Elektron juga jatuh kembali keluar dari pita konduksi menuju pita valensi, bergabung dengan hole Pita Valensi hole electron 13

Charge carriers in semiconductors Effective mass Electrons in a crystal are not totally free. The periodic crystal affects how electrons move through the lattice. We use and effective mass to modify the mass of an electron in the crystal and then use the E+M equations that describe free electrons. 14

Muatan Pembawa (Carries) dalam Semikonduktor: Massa Efektif Effective mass/massa Efektif E k p mv 1 E mv 2 2 2 d E 2 dk m m* k 2 2 2 d E 2 dk 2 2m k 2 Turunan kedua dari E adalah konstan/tetap Tidak semua semikonduktor memiliki struktur pita parabolik sempurna 15

Charge carriemuatan Pembawa (Carries) dalam Semikonduktor: Massa Efektif Massa Efektif Ge Si GaAs m n * 0.55 m 0 1.1 m 0 0.067 m 0 m p * 0.37 m 0.56 m 0 0.48 m 0 16

Bahan Intrinsik Kristal semikonduktor sempurna 17 Tidak ada dopping dari unsur lain Tidak ada muatan pembawa pada 0 o K Pita valensi terisi penuh, pita konduksi kosong Energi panas/termal: getaran latice dapat memutus ikatan kovalen dan mendorong elektron masuk ke pita konduksi Pergerakan elektron ini tetap pada beberapa latice mengikuti kaidah distribusi Mekanika Kuantum n p n i Konsentrasi pita konduksi (elektron/cm 3 ) Konsentrasi pita valensi (hole/cm 3 )

Bahan Ekstrinsik Bahan intrinsik jarang dimanfaatkan, kecuali untuk piranti yang konduktivitasnya berubah berdasarkan perubahan optik atau termal. Salah satu cara adalah dengan menciptakan bahan ekstrinsik yaitu dengan mengganti atom semikonduktor pada latice dengan atom dari Gol yang berbeda (pada tabel periodik unsur) II III IV V VI B C Al Si P S Zn Ga Ge As Se Cd In Sb Te Bahan Ekstrinsik 18

Intrinsik (Murni) Silikon Pada 0 o Kelvin kerapatan partikel 5 x 10²³ partikel/cm³ 19 Temperatur lebih tinggi menghasilkan muatan perbawa lebih tinggi. hole ada karena ketidakhadiran elektron. Pada 23 o C terdapat 10¹º partikel/cm³ partikel pembawa bebas Silikon memiliki 4 elektron valensi

DOPING 2 jenis doping yaitu: Tipe-N dan Tipe-P Tipe N N untuk negatif Atom Gol V dimasukkan Ada tambahan elektron valensi yang bebas bergerak di latice Tipe P P untuk Positif. Atom Gol III dimasukkan Ada tambahan hole, elektron dari sekitar silikon bergerak untuk mengisi hole. 20

21

Gap Pita Diantara pita konduksi dan valensi adalah wilayah tingkat energi terlarang, dimana elektron tidak boleh berada di wilayah ini. Wilayah ini disebut Gap pita E G Silikon pada suhu ruangan [in electron volts]: EG 11. ev Dimana: 19 1eV 1.602 10 joule 22

A LITTLE MATH n= jumlah elektron bebas p= jumlah hole ni= jumlah elektron dalam silikon intrinsik =10¹º/cm³ pi- jumlah hole dalam silikon intrinsik = 10¹º/cm³ Muatan negatif bergerak = -1.6*10-19 Coulombs Muatan positif bergerak = 1.6*10-19 Coulombs Ketesetimbangan termal (tidak ada tegangan yang terukur) n*p=(ni) 2 (pendekatan suhu ruangan) Bahan disebut tipe-n jika memiliki 10¹º elektron bebas atau lebih (demikian pula untuk tipe-p) 23

24 SEKIAN