Semikonduktor merupakan suatu bahan penghantar listrik yang tidak sebaik konduktor namun juga tidak seburuk isolator. Bisa dibilang semikonduktor tergolong bahan penghantar listrik yang kualitasnya berada di antara konduktor dan isolator. Lantas, prinsip kerja semikonduktor seperti apa?
Nah, pada kesempatan kali ini kita akan membahas tentang bagaimana cara kerja atau prinsip kerja semikonduktor. Kamu bisa simak informasi lengkapnya berikut!
Daftar isi
Prinsip Kerja Semikonduktor
Apakah kamu pernah melihat suatu wadah berisi air bening, air murni atau air putih?
Nah, kalau bicara tentang bagaimana prinsip kerja semikonduktor, prinsip kerjanya akan sangat berkaitan dengan suatu wadah berisi air tanpa tambahan zat lain atau dengan tambahan zat lain.
Ketika ada suatu wadah berisi air murni dan tidak ditambahkan dengan tambahan zat apapun ke dalamnya kemudian dimasukkan sepasang konduktor yang dialiri arus DC, maka arus listrik tidak akan mengalir. Hal tersebut terjadi karena air merupakan suatu isolator murni dan bukan pembawa muatan yang baik.
Namun berbeda konteksnya ketika kamu menyiapkan suatu wadah berisi air murni dan kemudian kamu taburkan zat berupa garam ke dalam air tersebut. Garam di sini berfungsi sebagai pembawa muatan.
Jadi ketika kamu mengaliri arus DC pada air tersebut, di dalam air yang bercampur garam akan teraliri arus listrik. Hal tersebut terjadi dikarenakan konduksi arus mengalir akibat elektron bebas (ion) di dalam air yang sudah terbentuk.
Ketika konsentrasi garam kamu tingkatkan atau jumlah kapasitas garam ditambah dari jumlah sebelumnya pada air, maka kamu akan melihat bahwa arus konduksinya atau nilai aliran listriknya juga meningkat.
Hal yang kamu juga harus tahu tentang bahan semikonduktor bahwa bahan tersebut termasuk sebagai bahan yang tidak memiliki filamen, tidak memiliki komponen mekanis dan tidak bisa memproduksi suara atau dengung.
Bahan semikonduktor tahan terhadap guncangan dan tergolong awet karena itu banyak perangkat elektronik yang memanfaatkan bahan semikonduktor ini untuk perangkatnya. Namun bahan semikonduktor juga memiliki kekurangan berupa terdapatnya noise cukup tinggi sementara daya yang dihasilkan cenderung tidak stabil.
Proses Dopping Semikonduktor
Sebagaimana yang kamu sudah tahu bahwa bahan semikonduktor sangat banyak jenisnya. Ada germanium, silikon sampai dengan gallium arsenida.
Semua bahan semikonduktor tersebut tentu memiliki kegunaan atau fungsi masing – masing. Agar bahan semikonduktor dapat dijadikan sebagai komponen elektronika, maka proses dopping atas bahan semikonduktor diperlukan.
Apa yang dimaksud dengan proses dopping semikonduktor?
Jadi proses dopping semikonduktor merupakan suatu proses menambahkan ketidakmurnian pada semikonduktor murni agar kadar atau karakteristik kelistrikannya bertambah dan lebih kuat. Dalam proses dopping, biasanya ada beberapa bahan yang digunakan di antaranya :
- Indium
- Arsenic
- Antimony
Dari proses dopping tersebut, istilah semikonduktor ekstrinsik pun muncul yang dimana semikonduktor ekstrinsik sendiri sebenarnya termasuk dari salah satu tipe semikonduktor.
Setelah proses dopping dilakukan, ketika kamu mendopping menggunakan bahan khusus hasilnya semikonduktor akan mengalami kelebihan muatan elektron atau pun proton. Bisa jadi muatan elektronnya lebih besar, atau muatan protonnya lebih besar.
Dari proses dopping yang dilakukan tersebut, pada akhirnya kita bisa memastikan bahan semikonduktor teraliri arus listrik sesuai yang diharapkan. Adapun kaitannya bahan semikonduktor dengan fungsi kelistrikan meliputi :
- Saklar (komponen semikonduktor switching), fungsinya adalah untuk menonaktifkan dan menyalakan sekring listrik. Adapun tingkat kecepatan pada komponen ini tergantung dengan adanya daya elektronika.
- Converting yang merupakan fungsi arus AC – DC, DC – AC, AC – AC, dan juga DC – DC dan bisa berubah – ubah.
- Controller yang merupakan fungsi pengatur tegangan, arus, daya listrik dan sebagainya.
Ketika fungsi tersebut tentunya sangat berguna supaya listrik dapat menyala dan bekerja secara maksimal. Jadi selama komponen fungsi kelistrikan tersebut tercukupi maka kamu tidak perlu menggunakan atau mencari komponen lain agar suatu bahan semikonduktor dapat teraliri arus listrik dengan baik.
Jenis Atau Tipe Semikonduktor
Semikonduktor memiliki beberapa jenis atau tipe. Beberapa jenis atau tipe semikonduktor di antaranya :
Tipe semikonduktor P atau P-type
Tipe semikonduktor ini dikatakan P-type karena kekurangan elektron atau hole namun kelebihan proton atau muatan positif. Dalam tipe p-type ini ada dua pembawa muatan yaitu hole sebagai majority carrier dan juga elektron sebagai minority carrier.
Proses dopping pada semikonduktor p-type khususnya yang menggunakan bahan silikon (Si) adalah dengan menambahkan indium. Penanganan setelah proses doppingnya juga diperlukan secara khusus pada tipe ini.
Tipe semikonduktor N atau N-type
Semikonduktor N atau N-type merupakan tipe semi konduktor yang membawa muatannya lebih banyak elektron atau lebih banyak yang bermuatan negative.
Pada semikonduktor yang bahannya menggunakan silikon (Si), proses dopping yang dilakukan adalah dengan menambahkan arsenic atau antimony. Pada tipe semikonduktor N-type ini ada dua pembawa muatan atau charge carrier yaitu terdiri atas elektron sebagai majority carrier dan juga hole sebagai minority carrier.
Semikonduktor intrinsik
Disebut sebagai semikonduktor intrinsik ketika dua tipe semikonduktor digabungkan dan dibuat dengan cara serta komponen khusus. Biasanya semikonduktor intrinsik menggunakan bahan atom silikon (Si) dan juga germanium (Ge).
Semikonduktor ekstrinsik
Berkebalikan dengan semikonduktor intrinsik, semikonduktor ekstrinsik merupakan semikonduktor yang didopping dari atom golongan III dan juga golongan V dan tersusun dari unsur3 secara berkala. Proses doppingnya melibatkan bahan semikonduktor N-type sehingga dapat menciptakan suatu karakter atau kadar kelistrikan tertentu.
Struktur Atom Semikonduktor dalam Kelistrikan
Dalam kelistrikan kita juga mengenal istilah struktur atom. Apa yang dimaksud dengan struktur atom?
Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri atas inti atom dan awan elektron bermuatan negatif yang mengelilingi inti atom tersebut. Inti atom sendiri mengandung campuran antara atom bermuatan positif atau proton dan atom bermuatan netral atau neutron.
Struktur atom tersebut pada semikonduktor berupa silikon dengan 14 elektron yang mengelilingi inti atomnya. Jika elektron pada orbitnya dijumlah, maka jumlah proton pada intinya tetap sama. Sementara untuk elektron terdapat valensi tersendiri yang umumnya terdiri atas silikon empat elektron.
Semua elektron tersebut akan saling berkaitan dengan struktur pada kisi – kisi kemudian pada elektron valensi akan terikat dengan kovalennya.
Kesimpulan
Dalam kelistrikan kita mengenal beberapa penghantar listrik yaitu konduktor atau penghantar listrik baik, isolator yaitu penghantar listrik buruk atau bahan yang tak dapat menghantarkan listrik dan semikonduktor atau penghantar listrik menengah.
Prinsip kerja semikonduktor bisa kita lihat dari suatu wadah berisi air yang dapat teraliri arus listrik jika ditambah garam namun tak dapat dialiri arus listrik pada kondisi air murni atau air tanpa tambahan apapun.
Semikonduktor sangat berguna bagi kehidupan dan menjadi sebuah bahan yang banyak digunakan dalam berbagai barang termasuk barang elektronik, perangkat industri dan juga perangkat otomotif.
