Nama Mahasiswa : Satria Dhaniswara Rahsa W. NIM : 135060300111004Jurusan : Teknik ElektroKelas : AUniversitas : BrawijayaDosen Pendamping : Ir.Endah Budi P, MT.

Bahan Semi Konduktor

Bahan Semi Konduktor Semikonduktor adalah material yang mempunyai konduktivitas listrik di antara konduktor dan isolator. Semikonduktor sangat bermanfaat di bidang elektronika karena nilai konduktivitas listriknya dapat diubah-ubah sesuai kebutuhan. Semikonduktor dibuat dari unsur - unsur yang bersifat metalloid atau semi-logam seperti silikon dan germanium.

Silikon dan Germanium adalah bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan dalam pembuatan komponen elektronika. Silikon lebih banyak digunakan daripada Germanium karena sifatnya yang lebih stabil pada suhu tinggi.

Bahan-bahan semi konduktor (sifat dan karakteristik)

Bahan-bahan semi konduktor yang sering digunakan adalah Germanium dan Silikon. Sifat-sifat bahan tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

A. Germanium

Germanium merupakan salah satu bahan semi konduktor yang banyak dipakai. Germanium diperoleh sebagai serbuk berwarna kelabu melalui proses kimia, yaitu dengan mereduksi germanium oksida. Selain itu juga dapat diperoleh dari pemurnian Kadmium dan seng.

Germanium adalah bahan semi konduktor yang bervalensi 4 dan mempunyai susunan seperti karbon atau silikon. Spesifikasi germanium adalah sebagai berikut: Daya hantar panas : 0,14 Cal/cm dt °CKapasitas panas : 0,08 Cal/gr °C

Koefisien muai panjang (0-100°C) : 6 x Titik lebur : 936°CPermitivitas : 16 C2/N m

2

Tahanan jenis listrik pada 20°C : 0,47 Ω m

Pada temperatur yang rendah, bahan semi konduktor ini bersifat sebagai isolator, kemudian pada suhu yang cukup tinggi, bahan ini berubah sifatnya menjadi bahan penghantar yang baik. Germanium merupakan bahan yang sangat luas pemakaianya didalam pembuatan rectifier, transistor, dan peralatan semi konduktor yang lain.

Germanium yang dicampur dengan Arsen (As) disebut N-Germanium. N artinya negatif, karena pada temperatur kamar, germanium tipe N ini mempunyai banyak elektron bebas yang bermuatan

negatif. Arsen yang memberikan elektron disebut donor. Germanium yang dicampur dengan Indium (In) yang mempunyai 3 elektron valensi disebut P-Germanium. P artinya positif, dan menunjukkan bahwa banyak sekali hole yang bermuatan positif yang ada dalam Germanium tipe P ini. digunakan dalam transistor dan berbagai perangkat elektronik lainnya. Digunakan , tidak hanya sebagai serat optik dan sistem optik inframerah, tetapi juga digunakan untuk polimerisasi katalis, dan dalam eletronik dan aplikasi sel surya. Ini adalah cikal bakal baru penggunaan di kawat nano

Silikon (Si) tidak ditemukan dalam bentuk aslinya, akan tetapi ditemukan dalam bentuk silika

yang direduksi dengan kokas dan kemudian dimurnikan dengan converter, menghasilkan SiO

atau SiHCl , atau dengan proses didestilasi berulang-ulang dan kemudian direduksi dengan

hydrogen menghasilkan SiH .

Sifat-sifat silikon : Mempunyai mobilitas yang tinggi Konstanta dielektriknya kecil Konduktivitas termis yang besar Disipasi panas yang baik. Impurity ionization energy yang sangat kecil

Dari sifat-sifat silikon tersebut diatas, maka silikon banyak digunakan sebagai bahan semi konduktor, misalnya sebagai dioda rectifier, thyristor (SCR), dan lain-lain. Senyawa silikon, SiO

(quartz), sering dipergunakan pada alat-alat optik dengan index bias 1,54.

Membuat semikonduktor dengan memakai metode paduan

Cara membuat semikonduktor dengan memakai metode paduan. Dalam metode paduan ini, sepotong kecil bahan logam untuk memberi ketidak murni yang akan bekerja sebagai donor atau aseptor, kemudian ditempatkan diatas bahan kristal semikonduktor yang akan bertindak sebagai substrat, kemudian dipanaskan dan terbentuklah hubungan p-n. Cara ini sangat efektif pada pembuatan hubungan p-n dari Ge. Hal ini karena adanya In yang merupakan bahan dengan titik leleh yang rendah, bekerja sebagai aseptor. Itu adalah sebuah contoh yang menggambarkan fabrikasi dari hubungan p-n dengan metode paduan.

Poses pembuatannya sebagai berikut:

Pertama-tama, sebuah keping atau pelet Ge tipe-n disiapkan. Tentu saja kita anggap permukaannya telah diolah, dengan cara mekanis dan kimia. Diatas substrat ini diletakkan sepotong kecil In, dan dimasukkan kedalam tungku listrik. Pada kenyataannya potongan In itu dipegang oleh jig dari grafit untuk menghindarkan pergeseran karena getaran. Untuk menghindarkan oksidasi dari bahan, maka ke dalam tungku listrik dialirkan gas mulia (N2, Ar, Te dan lain-lain) Lalu temperatur tungku dinaikkan)

Potongan In meleleh pada 157 derajat celcius, ini adalah titik lelehnya. Tetapi Ge belum meleleh. Lebih lanjut, bila temperatur dinaikkan sampai 550 derajat celcius, beberapa bagian dari Ge larut ke dalam In cair. Ini adalah kistalisasi yutektik. Pada titik dengan temperatur T1, In mengandung Ge dengan konsentrasi C1 berada diatas substrat Ge. Dengan perlahan-lahan temperatur diturunkan, In yang mengandung Ge akan membeku diatas Ge. pada titik tersebut terdapat Ge yang mengandung In dengan konsentrasi sama dengan C2. Pertumbuhan berlangsung dengan sumbu kristal Ge tipe n ini sesuai dengan substrat. Pengkristalan kembali dari Ge yang mengandung In dengan konsentrasi tinggi, menjadi tipe-p, maka terbentuklah hubungan p-n. Pada saat pendinginan, permukaan In menjadi dingin lebih dulu, di situ terjadi pengendapan Ge. Untuk menghindarkan ini, dikehendaki terjadinya pendinginan yang seuniform mungkin dengan mempergunakan jig.

Karakteristik dari hubungan yang dihasilkan dengan metode paduan yaitu merupakan hubungan dengan langkah mendadak (gradien konsentrasi donor dan akseptor pada hubungan berubah secara mendadak) dan proses ini relatif sederhana. Tapi sebaliknya terdapat banyak kesukaran untuk mengatur ketebalan dari junction/ hubungan dan sukar mendapatkan bidang yang rata dari hubungan itu. Untuk membuat transistor (terutama daerah basis) hal tersebut tidak dikehendaki. Tetapi dengan adanta pengolahan mula yang dilakukan sebelum paduan, yang disebut pembasahan, setelah ini dijalankan maka didapat permukaan hubungan yang relatif rata.

In sendiri bekerja sebagai akseptor dan paduannya mudah dibuat. tetapi bila mempergunakan logam dengan titik leleh yang tinggi atau logam yang rapuh, maka terdapat pengembangan dan penyusutan dengan menaikkan dan menurunkan temperatur, maka akan menghasilkan belah-belah. Dalam hal ini suatu kombinasi yang tepat dari macam ketidakmurnian yang terkandung dalam substrat, dan macamnya bahan yang dipadu dapat menghindarkan adanya belah-belah.

Karakteristik bias mundur dari lengkung arus tegangan dari hubungan p-n yang dihasilkan dengan metode paduan ini tidak perlu baik. Ini disebabkan karena begitu terjadi pemaduan,

terdapat In yang melapisi permukaan atau terjadi pengotoran, yang menyebabkan adanya arus bocor. Maka dengan menghilangkan kotoran itu dengan cara etsa maka karakteristik bias mundur bisa baik kembali. Etsa ini dilakukan hanya dengan bahan-bahan kimia, dan atau dengan etsa elektrolisa yang mempergunakan tegangan listrik.

Dalam hal pengolahan hanya dengan bahan kimia, permukaan harus ditutup dengan lilin, dan bagian yang kotor yang akan dibuang dibiarkan terbuka. Cara ini disebut etsa dengan memakai masker atau etsa pilih. Pada etsa elektrolisa dioda dicelupkan ke dalam larutan 10% KOH atau NaOH, dengan dihubungkan pada kutub positif dari sumber daya searah. Sedang elektroda karbon atau platina dihubungkan pada kutub negatif dari sumber daya itu, maka terjadilah reduksi dari bahan karena tegangan listrik.

Aplikasi bahan semikonduktorIV. Dioda

Jika dua tipe bahan semi konduktor yaitu type-P dan type-N digabung menjadi satu, maka akan didapat sambungan P-N (p-n junction) yang dikenal sebagai dioda. Pada pembuatannya memang material tipe P dan tipe N bukan disambung begitu saja, melainkan dari satu bahan semi konduktor diberi doping (impurity material) yang berbeda.

Jika diberi tegangan maju (forward bias), dimana tegangan sisi P lebih besar dari sisi N, elektron dengan mudah dapat mengalir dari sisi N dan mengisi kekosongan elektron (hole) di sisi P. Sebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), maka tidak ada elektron yang dapat mengalir dari sisi N mengisi hole di sisi P, karena tegangan potensial di sisi N lebih tinggi. Hal itu menyebabkan dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, sehingga dipakai untuk aplikasi rangkaian penyearah (rectifier).

B. TransistorTransistor merupakan dioda dengan dua sambungan (junction). Transistor adalah komponen

yang dapat bekerja sebagai sakelar (switch on/off) dan juga sebagai penguat (amplifier). Selain dimensi transistor bipolar yang relatif lebih kecil, disipasi dayanya juga lebih kecil sehingga dapat bekerja pada suhu yang lebih dingin. Dalam beberapa aplikasi, transistor tabung masih digunakan terutama pada aplikasi audio, untuk mendapatkan kualitas suara yang baik, namun konsumsi dayanya sangat besar. Sebab untuk dapat melepaskan elektron, teknik yang digunakan adalah pemanasan filamen seperti pada lampu pijar.

REFERENSI

http://elektro63.blogspot.com/2011/12/semi-konduktor_4524.html

http://nhoeelektronika.blogspot.com/2013/02/bahan-semikonduktor.html

http://mazmuhtar.wordpress.com/2011/05/19/hello-world/

http://www.ilmufajar.com/index.php/membuat-semikonduktor-dengan-memakai-metode-paduan/

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