Download - Tugas_Semikonduktor
![Page 1: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/1.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 1/34
DASAR
SEMIKONDUKTOR
![Page 2: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/2.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 2/34
Atom Seperti diketahui, setiap materi terdiri atas melekul-
melekul, pada umumnya sebuah melekul terdiri atas atom-atom yang berbeda, namun ada juga melekul-melekul yang
terdiri atas atom dari satu jenis saja, dalam hal ini bahan
yang bersangkutan disebut sebagai elemen atau unsur.
Jika muatan positif dari atom sama dengan jumlah muatan
negatif yang mengitarinya, maka atom berada dalam
keadaan netral.
Sebuah atom terdiri atas bagian-bagian yang lebih kecil
lagi, yaitu sebuah inti yang bermuatan positif dan sejumlah
elektron bermuatan negatif yang mengitari inti atom
tersebut dalam orbit tertentu.
![Page 3: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/3.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 3/34
![Page 4: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/4.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 4/34
![Page 5: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/5.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 5/34
Lintasan Atom
Gerakan-gerakan elektron pada sebuah atom mirip dengan
gerakan planet yang mengitari matahari dalam tatasurya.
Setiap kulit akan memiliki 2n2 elektron. Sebagai contoh:
pada kulit K terdapat tidak lebih dari 2x12 = 2 elektron,
pada kulit L = 2x22 = 8 elektron, kulit M = 2x32 = 18
elektron, dan seterusnya.
Seperti halnya planet yang memiliki orbit atau lintasan,
elektron mengelilingi inti dengan orbit yang digolongkan
dalam beberapa kulit atau lintasan, yaitu K, L, M, N, ….., bersesuaian dengan n = 1, 2, 3, 4, ….. Kulit yang dekat
dengan inti adalah K, atau kulit pada urutan pertama.
![Page 6: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/6.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 6/34
Model Lintasan Atom
Inti
Lintasan 1
Lintasan 2
Lintasan 3
![Page 7: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/7.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 7/34
Model Atom Silicon
14
Kulit K 2 elektron
Kulit L 8 elektron
Kulit M 4 elektron
Total = 14 elektron
![Page 8: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/8.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 8/34
Model Atom Germanium
32
Kulit K 2 elektron
Kulit L 8 elektron
Kulit M 18 elektron
Kulit N 4 elektron
Total = 32 elektron
![Page 9: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/9.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 9/34
Unsur Semikonduktor
Unsur yang dipakai untuk membuat dioda, transistor
dan komponen elektronika lainnya adalah
semikonduktor.
Semikonduktor yang utama adalah Silikon ( Si ) dan
Germanium ( Ge ).
Besar resistansi jenis dari unsur tersebut adalah lebih
kecil dari resistansi jenis isolator dan lebih besar daripada resistansi jenis konduktor.
Unsur tersebut tidak dapat digolongkan padakonduktor maupun isolator.
![Page 10: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/10.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 10/34
Silikon dan Germanium
Silicon dan germanium merupakan suatu unsursemikonduktor intrisik, karena berdasarkan model atom
Borh, bahwa sebuah atom suatu unsur terdiri dari inti yang
bermuatan positif dan dikelilingi oleh electron-elektron yang
bergerak dalam lintasannya, electron yang terdapat pada
lintasan luar disebut electron valensi, atom Si dan Ge masing-masing memiliki empat electron valensi dan diperlihatkan
pada gambar berikut :
![Page 11: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/11.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 11/34
Tabel Priodik
![Page 12: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/12.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 12/34
Struktur Kristal
Atom-atom Silikon atau
Germanium pada 0oK berbentuk
kristal, setiap atom membuat
ikatan kovalensi dengan ke empat
atom Si atau Ge yang terdekat
dengan atom tersebut.
Jadi pada 0oK setiap atom Si atau
Ge seolah-olah mempunyai
delapan buah elektron valensi,
sehingga merupakan unsur yangpaling stabil.
Pada 0oK atom Si atau Ge
merupakan isolator.
Bentuk atom tiga dimensi
Bentuk atom Si dua dimensi
![Page 13: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/13.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 13/34
Kenaikan Temperatur
Bila temperatur dinaikkan, maka enersi panas akan
memecah ikatan kovalensi.
jadi bila temperatur Si atau Ge dinaikkan dari 0oK,
maka unsur tersebut berubah dari isolator menjadi
semikonduktor.
Tempat yang kosong yang ditinggalkan oleh elektron
pada ikatan kovalensi yang pecah disebut “Hole” dan
juga merupakan pembawa muatan listrik.
Ikatan kovalensi yang pecah ini akan menghasilkan
elektron bebas yang menjadi pembawa muatan listrik.
![Page 14: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/14.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 14/34
Bila model atom diperbesar, maka yang terlihat hanya sebagian
dari lintasan elektron seperti gambar.
Ban Energi
Inti atom
Lintasan 1
Lintasan 2
Lintasan 3
r1
r2
r3
Er1
Er3
Er2
Tepi inti
Tingkat Energi
Untuk mempermudah analisa, maka lintasan elektron pada
model atom dibuat menjadi garis horisontal, jadi lintasan 1 (k)
disebut tingkat energi 1 (Er1) dan seterusnya.
![Page 15: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/15.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 15/34
Ban Energi (2)
Lintasan-lintasan Elektron
atau tingkat-tingkat energi
pada zat, tidak hanya
dipengaruhi oleh atom masing-
masing lintasan, tetapi juga
oleh atom-atom lainnya.
Karena setiap elektron pada
kristal berada pada posisi
berlainan, maka energi atom
tersebut tidak sama.
Tingkat-tingkat energi dari zat
padat akan membentuk ban
energi.
Ban Konduksi
Ban Valensi
Ban Kedua
Ban Pertama
Energi
![Page 16: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/16.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 16/34
Karena elektron-elektron dalam ban-ban energi antara inti dan
ban valensi tidak mempengaruhi sifat-sifat kimia dan fisik darisuatu unsur, maka yang akan dipelajari hanyalah ban valensi
dan ban konduksi saja.
Ban Energi (3)
Ban terlarang mempunyai energi sebesar beberapa elektron volt
(eV), yang dikenal dengan “gap energy”.
Untuk isolator dan semikonduktor, masing-masing terdiri dariban valensi, ban terlarang dan ban konduksi, sedang untuk
konduktor hanya terdiri dari ban valensi dan ban konduksi saja.
Besar ban terlarang ini yang membedakan sifat-sifat dari
isolator, semikonduktor dan konduktor.
Perbedaan energi antara batas atas ban valensi dan batas
bawah ban konduksi disebut ban terlarang.
![Page 17: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/17.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 17/34
Isolator
Ban Konduksi
Ban Terlarang
Ban Valensi
Eg 6 eV
Energi
![Page 18: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/18.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 18/34
Semikonduktor
Ban Konduksi
Ban Terlarang
Ban Valensi
Eg 1 eV
Energi
![Page 19: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/19.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 19/34
Ban TerlarangSemikonduktor
MaterialEnergy gap (eV)
0K 300K
Si 1.17 1.11
Ge 0.74 0.66
InSb 0.23 0.17
InAs 0.43 0.36
InP 1.42 1.27GaP 2.32 2.25
GaAs 1.52 1.43
GaSb 0.81 0.68
CdSe 1.84 1.74
CdTe 1.61 1.44
ZnO 3.44 3.2
ZnS 3.91 3.6
![Page 20: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/20.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 20/34
Konduktor
Ban Konduksi
Ban Valensi
Energi
![Page 21: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/21.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 21/34
Doping
Kristal Si atau Ge murni atau semikonduktor intrinsik
tidak dapat digunakan untuk membuat dioda, transistor
dan lainnya, karena pembawa muatan, yaitu pasangan hole
dan elektron bebas tidak akan mengalirkan arus listrik
yang cukup besar untuk digunakan.
Kristal yang dihasilkan disebut semikonduktor ekstrinsik.
Untuk mendapat kristal yang dapat digunakan pada
maksud tersebut, maka kedalam kristal semikonduktor
intrinsik dimasukkan atom-atom impurities, yaitu atom-atom trivalent atau pentavalent yang diistilahkan dengan
“doping”.
![Page 22: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/22.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 22/34
Atom trivalent dan pentavalent.Untuk membuat semikonduktor type-p dan type-n biasanya
digunakan unsur trivalent B (boron) dan unsur
pentavalen P (phosphorous ) untuk Silicon, unsur trivalent
Al (aluminum), Ga (gallium) dan In (indium) serta unsur
pentavalent As (arsenic) dan Sb (antimony) untuk Germanium.
![Page 23: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/23.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 23/34
Semikonduktor Type-p
Untuk mendapatkan semikonduktor type-p,
kedalam semikonduktor intrinsik
ditambahkan atom-atom trivalent atau atom
yang memiliki tiga electron valensi seperti
boron, aluminum atau gallium kesuatu unsur
murni seperti silicon atau germanium, maka
masing-masing atom tersebut hanya akanmembentuk tiga ikatan kovalensi dengan tiga
atom valensi dari atom semikonduktor
intrinsic yang terdekat dengannya. Elektron
valensi dari atom semikonduktor intrinsik
yang ke empat, yang terdekat dengan atomtrivalent tidak membentuk ikatan kovalensi.
Jadi dalam ban valensi setiap atom trivalent,
setelah doping hanya terdapat tujuh elektron
valensi.
![Page 24: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/24.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 24/34
Semikonduktor Type-n
Untuk mendapatkan semikonduktor type-n,
kedalam semikonduktor intrinsik
ditambahkan atom-atom pentavalent atau
atom yang memiliki lima electron valensi
seperti antimony, arsenic atau phosphorous
kesuatu unsur murni seperti silicon atau
germanium, maka masing-masing atomtersebut akan membentuk empat ikatan
kovalensi dengan empat atom valensi dari
atom semikonduktor intrinsic yang terdekat
dengannya. Elektron valensi yang ke lima
dari pentavalent tidak membentuk ikatankovalensi. Karena ban valensi tidak dapat
mempunyai lebih dari delapan elektron
valensi, maka elektron valensi yang ke lima
dari atom pentavalent akan berada dalam
ban konduksi.
![Page 25: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/25.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 25/34
P-N JUNCTION
P N
Bila sebagian kristal semikonduktor murni ditambahkan atomtrivalent dan bagian lainnya ditambah atom pentavalent, akan
didapatkan PN junction, yang dikenal dengan dioda junction.
Dioda tersebut dapat menghantarkan listrik ke satu arah
tertentu, yaitu dari arah P ke N.
![Page 26: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/26.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 26/34
P-N Junction Difusi
Segera setelah PN junction terbentuk, maka elektron
dari N akan berdifusi ke P dan hole dari P akan
berdifusi ke N.
P N
![Page 27: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/27.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 27/34
P-N Junction Kombinasi
Elektron yang berdifusi ke P akan berkombinasi
dengan hole dekat junction. Elektron yang
berkombinasi dengan hole tersebut berubah dari
elektron bebas (pada N) menjadi elektron valensi (padaP).
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
--
-
P N
![Page 28: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/28.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 28/34
Jadi sekitar junction akan terdapat daerah yangbermuatan positif (pada N) dan negatif (pada P), yang
disebut daerah transisi, deplesi atau barrier.
Deplesi
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
--
-
P N
Deplesi
![Page 29: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/29.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 29/34
Prategangan MajuJika PN junction diberi prategangan maju, yaitu
bagian P dihubungkan dengan terminal positif darisumber daya dan bagian N dengan terminal negatip.
+ -
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
--
-
P N
![Page 30: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/30.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 30/34
Prategangan Majumaka hole dari P dan Elektron dari N akan bergerak
menuju junction, sehingga daerah Deplesi akandipersempit
+ -
P N
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
--
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
--
-
P N
![Page 31: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/31.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 31/34
Deplesi dipersempit
+ -
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
--
-
P NDeplesi
P M d
![Page 32: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/32.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 32/34
Prategangan MundurJika PN junction diberi prategangan mundur, yaitu
bagian P dihubungkan dengan terminal negatif darisumber daya dan bagian N dengan terminal positif.
+-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
--
-
P N
![Page 33: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/33.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 33/34
Prategangan Mundurmaka hole dari P dan Elektron dari N akan bergerak
menjauhi junction, sehingga daerah Deplesi akanmembesar
+-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
--
-
P N
+
+
+
+
+
+
++
+
+
-
-
-
-
-
-
-
--
-
![Page 34: Tugas_Semikonduktor](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022020716/5571fe1149795991699a8da6/html5/thumbnails/34.jpg)
5/12/2018 Tugas_Semikonduktor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/tugassemikonduktor 34/34
Deplesi diperlebar
+
+
+
+
+
+
++
+
+
-
-
-
-
-
-
-
--
-
P N
- +
Deplesi