PEMBAHASAN
Struktur Bahan Semikonduktor Tipe-n
1.1 Unsur-unsur dan Ikatan pada Bahan Semikonduktor Tipe-n
Semikonduktor tipe-n termasuk semikonduktor ekstrinsik yaitu semikonduktor yang diberi tambahan elektron bebas atau lubang-lubang yang berasal dan atom asing. Pada umumnya semikonduktor, baik semikonduktor intrinsik (semikonduktor netral) maupun semikonduktor ekstrinsik bahan
utamanya terbuat dan Silikon (Si) atau Germanium (Ge). Unsur-unsur yang ada pada semi konduktor tipe-n yaitu
- unsur utama : Silikon (Si) atau Germanium (Ge)
- unsur tambahan /pengotor : Arsen (As), Phospor (P), atau Antimon (Sb).
Silikon dan Germanium merupakan unsur-unsur dan golongan IV A. Beberapa elemen yang bersebelahan dengan group IV A (golongan IV A) seperti B (Boron) golongan III A dan Te (Telurium) golongan VI A umunya digunakan sebagai pengotor pada silikon atau germanium sehingga didapat semikonduktor ekstrinsik.Semikonduktor tipe-n diberi tambahan elektron bebas sedangkan semikonduktor tipep diberi tambahan lubang (muatan positif). Untuk semikonduktor tipe-n digunakan pengotor dan golongan V A yang bervaklensi 5.
Golongan III A — VIII A termasuk unsur blok p disebut juga golongan karbon. Unsur-unsur dan golongan IV A mempunyai elektron valensi 4. Tetapi Si dan Ge memiliki periode yang berbeda dimana Si merupakan unsur yang termasuk periode ketiga sedangkan Ge merupakan unsur yang termasuk periode keempat. Si dan Ge termasuk unsur semilogam (metaloid) yaitu unsur peralihan dan logam ke nonlogam sehingga mempunyai sifat sebagian logam dan sebagian nonlogam. Selain Si dan Ge, unsur-unsur lain yang termasuk metaloid yaitu Boron (B) dan Arsen (As) yang sering diigunakan sebagai pengotor dalam semikonduktor ekstrinsik.
Meskipun Silikon dan Germanium merupakan bahan semikonduktor yang sering digunakan masih banyak lagi bahan-bahan lain yang juga merupakan unsur-unsur dan semikonduktor.
Pengotor juga membentuk ikatan kovalen dengan unsur utama. Ikatan antar atom Si maupun ikatan antar atom Ge dapat dilihat pada gambar dibawah mi
Keterangan : Q = atom Si atau Ge.
Ikatan antar atom diatas merupakan ikatan kovalen. Ikatan kovalen merupakan ikatan antar atom yang kuat dan tidak mudah dipisahkan. Susunan atom tersebut tersusun dalam suatu struktur kisi dapat dikatakan susunan atomnya membentuk susunan kristal. Dan gambar 1 dapat dilihat elektron valensi (elektron bebas) dan Si atau Ge berjumlah empat dan saling berikatan dengan atom Iainnya, sehingga pada Si atau Ge murni tidak terdapat elektron bebas yang menyebabkan tidak adanya konduksi yang dapat terjadi kecuali bila ikatannnya diputus dan struktur kristalnya dirusak. Untuk menimbulkan konduksi tanpa merusak susunan kristal maka perlu mengganti atom yang bervalensi empat dengan atom bervalensi tiga atau lima. Proses mi dikenal dengan sebutan doping. Jadi dapat disimpulkan bahwa Si dan Ge murni (semikonduktor intrinsik) memiliki konduktivitas yang lebih rendah dibandingkan Si dan Ge yang sudah didoping.
Kesimpulan
Bahan Silikon dan Germanium termasuk yang sering digunakan sebagai bahan semikonduktor, dan masih banyak bahan lainnya seperti Timah, dan Silikon. Unsur-unsur yang merupakan semikonduktor masuk di dalam golongan V A kecuali Timbal. Ikatan antar atomnya termasuk ikatan kovalen. Unsur - unsur tesebut termasuk senyawa karbon. Silikon banyak terdapat di alam dalam bentuk pasir kuarsa, dan tanah liat. Germanium terdapat dalam lapisan kerak bumi dan sangat sedikit jumlahnya (0,001%).
Germanium memihiki daya hantar yang Iebih baik dari pada Silikon, sedangkan silikon memihiki daya tahan panas yang baik, dan banyak terdapat di alam. Oleh karena itu Silikon Iebih banyak digunakan. Silikon dan Germanium yang terdapat di alam masih belum murni sehingga perlu dimurnikan dengan proses kimia, dan dimurnikan lagi. Untuk Germanium dimurnikan dengan ekstrusi cairan. Sedangkan Silikon harus menggunakan tungku/ oven vertikal, karena silikon pada suhu tertentu akan bereaksi dengan perahu graphite. Tungku vertikal dapat digunakan untuk memurnikan silikon ataupun germanium.
Semikonduktor terbagi menjadi semikonduktor yang hanya tersusun dari Silikon atau Ge murni yang disebut semikonduktor intrinsik, dan semikonduktor yang diberi pengotor disebut semikonduktor ekstrinsik. Pengotor tersebut disisipkan ke dalam unsur utama (intrinsik) dengan cara yang disebut doping. Bila diberi atom yang bervalensi tiga maka akan terbentuk semikondukto tipe-p, atom pengotornya disebut atom akseptor. Sedangkan bila atom pengotornya bervalensi lima maka akan terbentuk semikonduktor tipe n, atom pengotornya disebut atom donor. Atom pengotor harus sama ukurannya dengan atom murni/ utama.
Pada semikonduktor intrinsik tidak terdapat elektron bebas sehingga bersifat isolator, hanya karena pengaruh suhu resistivitasnya menurun, sehingga konduktivitasnya semakin meningkat seiring perubahan suhu. Konduktivitas dan semikonduktor bergantung dan mobilitas muatan, jumlah pembawa muatan, temperatur. Semikonduktor intrinsik pada suhu nol absolut merupakan isolator. Tidak demikian pada semikonduktor ekstrinsik. Pada suhu rendah (l/T) bersifat intrinsik. Maksudnya pada suhu tinggi konduktivitasnya lebih handal dari pada konduktivitas pada suhu rendah. Keadaan diantaranya peralihan merupakan keadaan
dimana semua elektron dan atom donor telah pindah ke pita konduksi (exhaustion range) pada semikonduktor tipe-n atau semua lubang telah terisi penuh (saturation range) pada semikonduktor tipe-p.
Semikonduktor tipe-n dan tipe-p memiliki kesamaan dalam hal perubahan konduktivitasnya terhadap suhu. Untuk membedakannya dapat digunakan percobaan dikenal dengan Hall effect. Untuk semikonduktor tipe-n voltage Hall bernilai positif, sedangakan pada semikonduktor tipe-p voltage Hall bernilai negatif. Besarnya voltage Hall bergantung dari Hall coefficient, arus, kuat medan dan ketebalan bahan.
Semikonduktor banyak digunakan pada alat-alat yang menggubah energi listrik menjadi listrik, mengubah arus AC menjadi DC, menggubah energi panas menjadi listrik (solar cell), dan pada alat-alat pengukuran. Pada arus tegangan tinggi bahan semikonduktor digunakan pada arester agar dapat mengalirka tegangan berlebih akibat petir (tegangan sorja) ke tanah. Ada juga semikonduktor yang peka terhadap perubahan suhu (thermistor), cahaya (photoelectric), tegangan (varistor), listrik (transisitor), dan impurities (rectifier). Pengujian pada bahan semikonduktor dapat dilakukan dengan pemberian tegangan yang besar, atau pemanasan, atau gabungan keduanya.
