Tipe Semikonduktor
Modul 4 Semikonduktor
Tabel 1 Energi gap bahan semikonduktor
Bahan semikonduktor dapat dibedakan dari jenis muatan pembawanya, yaitu
semikonduktor intrinsik dan semikonduktor ekstrinsik. Semikonduktor intrinsik merupakan
semikonduktor murni yang belum diberikan atom pengotor (impuritas). Apabila
semikonduktor intrinsik ini dipanaskan maka akan terbentuk pasangan elektron-hole dimana
elektron bermuatan negative dan hole dapat dianggap sebagai muatan positif. Konsentrasi
elektron pada semikonduktor intrinsik sama dengan konsentrasi hole-nya yang dirumuskan :
Materi Pelatihan Guru-Guru SMA/MA Provinsi Nangro Aceh Darussalam
6
Modul 4 Semikonduktor
Sedangkan pada semikonduktor ekstrinsik konsentrasi elektron dan konsentrasi hole-nya
tidak sama hal ini disebabkan oleh adanya penambahan muatan pembawa akibat adanya atom
pengotor. Sebagai contoh pemberian atom pengotor fosfor yang memiliki elektron valensi 5
pada semikonduktor silikon yang bervalensi 4 akan menyebabkan adanya satu elektron yang
tidak terpasangkan untuk membentuk ikatan kovalen akibatnya elektron ekstra ini dapat
menyumbangkan pada konsentrasi elektron keseluruhan. Semikonduktor jenis ini dinamakan
semikonduktor tipe-n (negatif) karena didominasi oleh muatan pembawa elektron (gambar 4)
Gambar 4 kristal silikon yang diberi pengotor fosfor
Apabila kristal Silikon diberi atom pengotor Boron yang memiliki elektron valensi 3
maka akan terbentuk ikatan kovalen yang tidak sempurna karena terdapat satu kekosongan
(hole) yang tidak terisi elektron. Sehingga dengan demikian muatan pembawa pada kristal
silikon yang telah diberi pengotor Boron akan didominasi oleh muatan positif (hole) sehingga
kristal silikon akan bertipe-p (positif) (gambar 5)
Materi Pelatihan Guru-Guru SMA/MA Provinsi Nangro Aceh Darussalam
7
Modul 4 Semikonduktor
Gambar 5 Kristal Silikon yang telah diberi atom pengotor Boron
E. Tipe arus listrik pada Semikonduktor
Keberadaan elektron dan hole pada semikonduktor akan mempengaruhi karakteristik
listrik pada bahan tersebut. Ada dua jenis arus listrik yang terjadi pada semikonduktor yaitu
arus hanyut (drift) dan arus difusi.
1. Arus Hanyut (Drift)
Ketika semikonduktor diberi medan listrik E, maka partikel-partikel
bermuatan dalam semikonduktor tersebut akan bergerak (hanyut) dengan laju yang
berbanding lurus dengan medan listriknya.
Laju hanyut elektron
Laju hanyut
Dimana
Materi Pelatihan Guru-Guru SMA/MA Provinsi Nangro Aceh Darussalam
8
Rapat arus drift untuk elektron adalah:
Rapat arus drift untuk hole adalah:
Modul 4 Semikonduktor
Sehingga rapat arus total drift pada semikonduktor adalah penjumlahan dari rapat arus
drift elektron dengan rapat arus drift hole :
Konduktivitas muatan pembawa pada semikonduktor:
=q(n n + p p) (1/Ω.cm)
Dan resistivitasnya = 1/ (Ω.cm)
2. Arus Difusi
Arus difusi terjadi akibat adanya perbedaan konsentrasi muatan pembawa.
Arus difusi akan mengalir dari daerah yang berkonsentrasi tinggi ke daerah yang
memiliki konsentrasi rendah. Arus difusi akan sebanding dengan gradien
konsentrasi yang dirumuskan :
Arus difusi untuk hole
Arus difusi untuk elektron
Konstanta DP dan Dn adalah konstanta difusivitas dari hole dan elektron
Materi Pelatihan Guru-Guru SMA/MA Provinsi Nangro Aceh Darussalam
9
Modul 4 Semikonduktor
Rapat arus total dalam semikonduktor adalah penjumlahan dari arus drift dengan arus
difusi yang dirumuskan :
Rapat arus total untuk elektron
Rapat arus total untuk hole
