makalah bahan listrik semikonduktor

7/26/2019 Makalah Bahan Listrik Semikonduktor

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-bahan-listrik-semikonduktor 1/15

TUGAS MAKALAH

BAHAN ELEKTRIK

BAHAN SEMIKONDUKTOR

Disusun oleh :

1. Hadi Puspito 1520459109202. Mukti Lisono 1520459109373. Nur ah!o "idarto 152045910975

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG

OKTOBER 2015



KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat dan hidayah-

Nya, sehingga kelompok ini dapat menyelesaikan makalah tentang ahan listrik! "akalah ini

di susun seagai salah satu tugas mata kuliah ahan elektrik!

"akalah ini diuat dengan judul #$ahan Setengah Penghantar% sesuai dengan

materi perkuliahan semester pertama ini yaitu ahan elektrik! Semoga makalah ini dapat

diterima dan erman&aat untuk orang anyak!

Kami menyadari ah'a dalam penyusunan makalah ini jauh dari sempurna aik dari

segi penyusunan, ahasan, ataupun penulisannya! (leh karena itu kami mengharapkan kritik

dan saran yang si&atnya memangun, khususnya dari dosen mata kuliah ahan elektrik, guna

menjadi a)uan dalam ekal pengalaman agi kami untuk leih aik di masa yang akan

datang!

"alang, *+ (ktoer *.

Penyusun



ii

DAFTAR ISI

/A0A"AN 12320 4 5(6ER iKATA PENGANTAR ii

3A7TAR 8S8 iii

3A7TAR GA"$AR i9

$A$ 8

PEN3A/202AN

!! 0atar $elakang

!*! Tujuan

!:! "an&aat

$A$ 88

PE"$A/ASAN *

*!! Pengertian Semikonduktor *

*!*! Struktur Atom Semikonduktor

:

*!:! Penggolongan $enda erdasarkan Si&at "agnetnya :*!;! 1enis "agnet :

*!.! "edan "agnet

.

*!<! Garis Gaya "agnet =

*!=! Kuat "edan "agnetik

=

*!+! 8nduksi Elektromagnetik

=

*!>! Pemuatan "agnet >*!! "enghilangkan Si&at Kemagnetan >

$A$ 888

PEN2T2P

:!! Kesimpulan



iii

D#$%#& '#M(#&

i)



BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Se)ara sederhana ?at padat dikelompokkan seagai isolator, semikondukor, dan kondukor!

$ahan 8solator adalah material yang susah menghantarkan arus lisrik, sedangkan ahan konduktor

adalah material yang dapat menghantarkan arus lisrik! $ahan Semikondukor adalah sutau material

dengan si&at kondukti9itas di antara konduktor dan isolator, )ontoh yang sering digunakan adalah

silikon dan germanium! $ahan setengah penghantar atau semkonduktor anyak digunakan pada

komponen komponen elektronika seperti dioda, transistor, dan integrated )ir)uit @i)!

$! RUMUSAN MASALAH

$erdasarkan latar elakang di atas, dapat dirumuskan permasalahannya yaitu B

! Apakah yang dimaksud dengan ahan setengah penghantar atau semikonduktor C

*! Apa sajakah jenis-jenis semikonduktorC

:! $agaimana klasi&ikasi semikonduktorC

C. TUJUAN

! 2ntuk mengetahui pengertian semikonduktor

*! 2ntuk mengetahui jenis jenis semikonduktor!

:! 2ntuk mengetahui klasi&ikasi semikonduktor!

BAB II

PEMBAHASAN



2.1 Pengertian Bahan Semikn!"ktr

Semikonduktor adalah seuah ahan dengan kondukti9itas listrik yang erada di antara insulator

@isolator dan konduktor ! Semikonduktor diseut juga seagai ahan setengah penghantar listrik!

Suatu semikonduktor ersi&at seagai insulator jika tidak dieri arus listrik dengan )ara dan esaran

arus tertentu, namun pada temperatur, arus tertentu, tata)ara tertentu dan persyaratan kerja

semikonduktor er&ungsi seagai konduktor , misal seagai penguat arus, penguat tegangan dan

penguat daya! 2ntuk menggunakan suatu semikonduktor supaya isa er&ungsi harus tahu spesi&ikasi

dan karakter semikonduktor itu, jika tidak memenuhi syarat operasinya maka akan tidak er&ungsi dan

rusak! $ahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide!

Semikonduktor merupakan ahan yang dipakai dalam pemuatan komponen elektronika seperti

resistor, dioda, transistor, kapasitor, i), dan lain seagainya! Antara ahan yang satu dengan yang

lainnya mempunyai si&at dasar dan karakteristik yang ereda!

(ahan se*ikonduktor *e*iliki pita terlaran+ ,-oridden and/ atau ener+!

+ap ,'/ !an+ relati- keil kirakira seesar 1 e.

'a*ar 2.1 Dia+ra* Pita ner+i pada ti+a *aa* ahan enda padat.

rit orit elektron pada kristal se*ikonduktor tera+i pada dua kelo*pok pita

ener+i. Pita !an+ *e*iliki ener+i rendah dina*akan pita )alensi sedan+kan pita

!an+ *e*iliki ener+i tin++i diseut pita konduksi. Pita )alensi dan pita konduksi

diatasi oleh nilai nilai ener+i !an+ tidak oleh dite*pati elektron !an+ diseut

pita terlaran+.

*

$ahan-ahan Semikonduktor terdiri dariB

http://id.wikipedia.org/wiki/Konduktivitas_listrik

http://id.wikipedia.org/wiki/Insulator


http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konduktor_(material)&action=edit&redlink=1


http://id.wikipedia.org/wiki/Konduktor

http://id.wikipedia.org/wiki/Silikon

http://id.wikipedia.org/wiki/Germanium


http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Gallium_arsenide&action=edit&redlink=1




http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konduktor_(material)&action=edit&redlink=1


http://id.wikipedia.org/wiki/Konduktor

http://id.wikipedia.org/wiki/Silikon



http://id.wikipedia.org/wiki/Konduktivitas_listrik



a! TR86A0ENTB logam-logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron terluar : uah

seperti $oron @$, Gallium @Ga, dan 8ndium @8n!

! TETRA6A0ENTB logam-logam yang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron terluar ; uah

seperti Silikon @Sidan Germanium @Ge!

)! PENTA6A0ENTB logam-logamyang memiliki atom-atom dengan jumlah elektron terluar . uah

seperti 7os&or @P, Arsenikum@As, dan Antimon@S!

Gamar *!* Tael periodik semikonduktor

2.2 Str"kt"r Atm Bahan Semikn!"ktr

Elemen terke)il dari suatu ahan yang masih memiliki si&at-si&at kimia dan &isika yang sama

adalah atom! Suatu atom terdiri atas tiga partikel dasar, yaituB neutron, proton, dan elektron! 3alam

struktur atom, proton dan neutron mementuk inti atom yang ermuatan positip dan sedangkan

elektron-elektron yang ermuatan negatip mengelilingi inti! Elektron-elektron ini tersusun erlapis-

lapis! Struktur atom dengan model $ohr dari ahan semikonduktor yang paling anyak digunakan,

silikon dan germanium, terlihat pada gamar *!:!

Gamar *!: Struktur Atom Sili)on dan Germanium

Seperti ditunjukkan pada gamar *!: atom silikon mempunyai elektron yang mengorit @yang

mengelilingi inti seanyak ; dan atom germanium mempunyai :* elektron! Pada atom yang

seimang @netral jumlah elektron dalam orit sama dengan jumlah proton dalam inti!

:

2.# Jeni$%Jeni$ Semikn!"ktr



2.#.1. Semikn!"ktr Intrin$ik &m"rni'

1enis ahan semi konduktor intrinsik umumnya mempunyai 9alensi empat dan ikatan dalam

kristalnya adalah ikatan ko9alen, hal ini dapat dimengerti karena elektron 9alensi pada kulit terluar

dipakai ersama-sama! Silikon dan germanium merupakan dua jenis semikonduktor yang sangat

penting dalam elektronika! Keduanya terletak pada kolom empat dalam tael periodik dan mempunyai

elektron 9alensi empat! Struktur kristal silikon dan germanium erentuk tetrahedral dengan setiap

atom memakai ersama seuah elektron 9alensi dengan atom-atom tetangganya! Gamar

memperlihatkan entuk ikatan ko9alen dalam dua dimensi! Pada temperatur mendekati harga nol

mutlak, elektron pada kulit terluar terikat dengan erat sehingga tidak terdapat elektron eas atau

silikon ersi&at seagai insulator!

Gamar *!;! 8katan ko9alen silikon dalam dua dimensi

Energi yang diperlukan mtuk memutus seuah ikatan ko9alen adalah seesar , e6 untuk

silikon dan ,= e6 untuk germanium! Pada temperatur ruang @:DK, sejumlah elektron mempunyai

energi yang )ukup esar untuk melepaskan diri dariikatan dan tereksitasi dari pita 9alensi ke pita

konduksi menjadi elektron eas!

$esarnya energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari pita 9alensi ke pita konduksi

ini diseut energi terlarang @energy gap! 1ika seuah ikatan ko9alen terputus, maka akan terjadi

kekosongan atau luang @hole! Pada daerah dimana terjadi kekosongan akan terdapat keleihan

muatan positi&, dan daerah yang ditempati elektron eas mempunyai keleihan muatan negati&!

Kedua muatan inilah yang memerikan kontriusi adanya aliran listrik pada semikonduktor murni!

1ika elektron 9alensi dari ikatan ko9alen yang lain mengisi luang terseut, maka akan terjadi luang

aru di tempat yang lain dan seolah-olah seuah muatan positi& ergerak dari luang yang lama ke

luang aru!

;



Gamar *!.! Struktur kristal silikon memperlihatkan adanya seuah ikatan ko9alen yang terputus!

Proses aliran muatan ini, yang iasa diseut seagai #arus dri&t% dapat dituliskan seagai erikut #Peristi'a hantaran listrik pada semikonduktor adalah akiat adanya dua partikel masing-

masing ermuatan positi& dan negati& yang ergerak dengan arah yang erla'anan akiat adanya

pengaruh medan listrik%!

2.#.2. Semikn!"ktr Ek$trin$ik &Tak M"rni'

Semikonduktor ekstrinsik adalah semikonduktor intrinsik yang mendapat pengotoran @doping

dengan ahan yang 9alensinya erada dia'ah atau di atas ahan intrinsik terseut! Ketidakmurnian

dalam semikonduktor dapat menyumangkan elektron maupun hole dalam pita energi! 3engan

demikian, konsentrasi elektron dapat menjadi tidak sama dengan konsentrasi hole, namun masing-

masing ergantung pada konsentrasi dan jenis ahan ketidakmurnian!

3alam aplikasi terkadang hanya diperlukan ahan dengan pema'a muatan elektron saja,

atau hole saja! /al ini dilakukan dengan doping ketidakmurnian ke dalam semikonduktor! Terdapat

tiga jenis semikonduktor ekstrinsik yaitu semikonduktor tipe-n, semikonduktor tipe-p, dan

semikonduktor paduan!

a. Semikonduktor tipeN

6e*ikonduktor tipen dapat diuat den+an *ena*ahkan seu*lah keil

ato* pen+otor penta)alen ,anti*on phosphor atau arsen/ pada silikon *urni.

#to*ato* pen+otor ,dopan/ ini *e*pun!ai li*a elektron )alensi. 6aat seuah

ato* penta)alen *ene*pati posisi ato* silikon dala* kisi kristal han!a e*pat

elektron )alensi !an+ dapat *e*entuk ikatan ko)alen len+kap dan tersisa

seuah elektron !an+ tidak erpasan+an ,lihat +a*ar 2.3/. Den+an adan!a

ener+i ther*al !an+ keil saa sisa elektron ini akan *enadi elektron eas dan

siap *enadi pe*a8a *uatan dala* proses hantaran listrik. Material !an+



dihasilkan dari proses pen+otoran ini diseut se*ikonduktor tipen karena

*en+hasilkan pe*a8a *uatan

5

ne+ati- dari kristal !an+ netral. arena ato* pen+otor *e*erikan elektron

*aka ato* pen+otor ini diseut sea+ai ato* donor. 6eara ske*atik

se*ikonduktor tipen di+a*arkan seperti terlihat pada +a*ar 2.3.

'a*ar 2.. 6truktur kristal silikon den+an seuah ato* pen+otor )alensi li*a!. Semikonduktor tipeP

Den+an ara !an+ sa*a seperti pada se*ikonduktor tipen

se*ikonduktor tipep dapat diuat den+an *ena*ahkan seu*lah keil ato*

pen+otor tri)alen ,alu*iniu* oron +aliu* atau indiu*/ pada se*ikonduktor

*urni *isaln!a silikon *urni. #to*ato* pen+otor ,dopan/ ini *e*pun!ai ti+a

elektron )alensi sehin++a seara e-ekti- han!a dapat *e*entuk ti+a ikatan

ko)alen. 6aat seuah ato* tri)alen *ene*pati posisi ato* silikon dala* kisi

kristal terentuk ti+a ikatan ko)alen len+kap dan tersisa seuah *uatan positi-

dari ato* silikon !an+ tidak erpasan+an !an+ diseut luan+ ,hole/. Material

!an+ dihasilkan dari proses pen+otoran ini diseut se*ikonduktor tipep karena

*en+hasilkan pe*a8a *uatan ne+ati- pada kristal !an+ netral. arena ato*

pen+otor *eneri*a elektron *aka ato* pen+otor ini diseut sea+ai ato*

aseptor ,aeptor/.



'a*ar 2.7. 6truktur kristal silikon den+an ato* er)alensi ti+a

<

(. P%N J"(tin &Per$im)angan P%N'

P-N 1un)tion adalah atas pertemuan antara kedua ahan semikonduktor tipe P dan tipe N

yang ada didalam seuah kristal semikonduktor yang merupakan )ikal akal komponen dioda,

transistor dan 85! Pada dasarnya P-N 1un)tion merupakan seuah lok yang ada didalam komponen

terseut, misalnya seuah dioda disusun oleh P-N tunggal sedangkan transistor ada dua jenis yaitu P-

N-P dan N-P-N!

P-N 1un)tion terjadi karena elektron eas pada semikonduktor tipe N mengisi hole pada

semikonduktor tipe P! Area pertemuan ini diseut dengan 3epletion 0ayer atau Area penipisan! Ketika

persimpangan P-N terentuk, eerapa elektron eas dari area tipe N yang erhasil men)apai pita

konduksi eas akan menyear dan mengisi luang @hole pada area tipe P!

/al ini meninggalkan ion positi& pada sisi semikonduktor tipe N! Kemudian seuah ruang pengisian

muatan terangun, men)iptakan daerah penipisan yang kemudian menghamat trans&er elektron lanjut

ke)uali diantu dengan meletakkan ias maju di persimpangan yang diseut dengan 7or'ard $ias!

Pemerian ias teralik @Re9erse $ias tidak akan memi)u pergerakan elektron didalam

semikonduktor sehingga memuat komponn semikonduktor hanya isa dialiri arus satu arah saja!



Gamar *!+ Persimpangan P-N

Prinsip dasar P-N 1un)tion ini kemudian diterapkan pada komponen elektronika seperti diodayang isa er&ungsi seagai penyearah tegangan maupun penahan tegangan arah tertentu! Selain itu

penerapan P-N jun)tion juga isa leih kompleks lagi pada komponen transistor! 3isini dipasang

kominasi tiga ahan semikonduktor, yaitu P-N-P dan N-P-N! 3engan kominasi ini dapat diperoleh

eragai &ungsi seperti penguatan sinyal, pensaklaran elektronis dan seagainya!

7

2.#.# Ar"$ Pa!a Semikn!"ktr

Keeradaan elektron dan hole pada semikonduktor akan mempengaruhi

karakteristik listrik pada ahan terseut! Ada dua jenis arus listrik yang terjadi pada

semikonduktor yaitu arus hanyut @dri&t dan arus di&usi!

! Arus 3ri&t

Ketika semikonduktor dieri medan listrik E, maka partikel-partikel ermuatan

dalam semikonduktor terseut akan ergerak @hanyut dengan laju yang

eranding lurus dengan medan listriknya!

*! Arus 3i&usi

Arus di&usi terjadi akiat adanya peredaan konsentrasi muatan pema'a!

Arus di&usi akan mengalir dari daerah yang erkonsentrasi tinggi ke daerah

yang memiliki konsentrasi rendah!

".#.$ Pen%%unaan Ba&an Semikonduktor



3alam penggunaannya di dalam idang elektronika ahan semikonduktor anyak digunakan

seagai ahan dasar pemuatan komponen elektronika! $erikut ini eerapa )ontoh komponen yang

meggunakan ahan semikonduktor seagai ahan dasar pemuatannya!

'a*ar 2.9 %ael pen++unaan se*ikonduktor.

;

BAB III

PENUTUP

A. *ESIMPULAN

Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti

dioda, transistor dan seuah 85 @integrated )ir)uit! 3iseut semi atau setengah

konduktor, karena ahan ini memang ukan konduktor murni! $ahan-ahan logam

seperti temaga, esi, timah diseut seagai konduktor yang aik sea logam memiliki

susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat ergerak eas!

ahan semikonduktor ersi&at isolator karena tidak ada elektron yang dapat erpindah

untuk menghantarkan listrik! Pada suhu kamar, ada eerapa ikatan ko9alen yang lepas karena energi

panas, sehingga memungkinkan elektron terlepas dari ikatannya! Namun hanya

eerapa jumlah ke)il yang dapat terlepas, sehingga tidak memungkinkan untuk

menjadi konduktor yang aik!



B. SARAN

a*i sadar dala* pen!usunan *akalah ini *asih san+at auh dari

kese*purnaan *aka dari itu saran dan i*in+an dari para apak iu dosen

selaku pe*ina ka*i harapkan de*i kese*purnaan kar!a tulis ka*i

selanutn!a.

9

DA'TAR PUSTAKA

Http:<<=d.6h)oon+.o*<2010<Maa*Maa*DiodaHt*l. 27 0ktoer 2015.Http:<<8eahe.+oo+leuserontent<200<6e*ikonduktorht*l. 27 ktoer

2015.

6aleh Muha**ad. Dkk. 200;. DasarDasar lektronika. Makassar:>ni)ersitas Ne+eri Makassar.6utrisno. 199. lektronika? %eori dan Penerapann!a. (andun+: =nstitut

%ekhnolo+i (andun+http:<<888.nulisil*u.o*<2015<07<prinsipdasarpnuntion.ht*l. 2;

ktoer 2015

https:<<id.8ikipedia.or+<8iki<6e*ikonduktor . 2; ktoer 2015

http:<<teknikelektronika.o*<prinsipdasardanpen+ertianse*ikonduktorse*iondutor<. 2; ktoer 2015

http://www.nulis-ilmu.com/2015/07/prinsip-dasar-p-n-junction.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Semikonduktor

http://teknikelektronika.com/prinsip-dasar-dan-pengertian-semikonduktor-semiconductor/


http://www.nulis-ilmu.com/2015/07/prinsip-dasar-p-n-junction.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Semikonduktor



makalah bahan listrik semikonduktor

Documents