Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer
Beranda / Indeks / Tekno

Semikonduktor : Pengertian, Sifat, Bahan, Tipe, Komponen, Daftar Semikonduktor dan Kegunaannya, Kelebihan dan Kekurangan

Heri Maulana
Banyak sekali perangkat-perangkat elektronika yang berbahan semikonduktor, dari mulai ponsel pintar hingga laptop cerdas. Hal tersebut tentunya selain memanfaatkan bahan, tetapi juga untuk kinerja dan efektivitas.

Nah, lalu apa sih semikonduktor itu? yuk kita simak penjelasan tentang semikonduktor sebagai berikut ini.

Pengertian Semikonduktor

Semikonduktor adalah bahan yang sifat-sifat kelistrikannya terletak antara sifat-sifat konduktor dan isolator. Sifat-sifat kelistrikan konduktor maupun isolator tidak mudah berubah oleh pengaruh temperatur, cahaya atau medan magnet, tetapi pada semikonduktor sifat-sifat tersebut sangat sensitive.

Secara umum kita hanya mengetahui Isolator dan Konduktor. Isolator yaitu bahan yang kurang baik bahkan tidak menghantarkan arus listrik, sebaliknya Konduktor merupakan bahan yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik.

Nah Semikonduktor ini berada di pertengahan tersebut, artinya Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator (isolator) dan konduktor. Semikonduktor disebut juga sebagai bahan setengah penghantar listrik (Wikipedia). Semikonduktor ini memiliki hambatan jenis diantara 10⁻⁶ - 10⁴ Ωm.

Sifat-sifat Semikonduktor

Disamping itu semikonduktor memiliki sifat-sifat berikut.
  1. Semikonduktor murni mempunyai koefisien temperatur yang negatif  dengan resistansi tidak seperti logam yang memiliki resistansi dengan koefisien temperatur positif.
  2. Semikonduktor memberikan daya termolistrik yang tinggi dengan tanda yang positif atau negatif relatif logam bersangkutan.
  3. Hubungan (junction) antara semikonduktor jenis p dan semikonduktor jenis n menunjukkan sifat-sifat penyearahan.
  4. Semikonduktor bersifat peka cahaya, membangkitkan baik tegangan foto maupun perubahan resistansi akibat penyinaran cahaya.

Bahan Semikonduktor

Unsur-unsur germanium (Ge) dan silikon (Si) dianggap sebagai semikonduktor dasar. Germanium telah digunakan untuk semua peralatan benda padat, seperti transistor tetapi baru-baru ini hampir semua diganti dengan silikon., karena tersedianya silikon yang tidak terbatas. Disamping itu, rangkaian terpadu (IC) pada elektronika saat ini dibuat dari silikon.

Disamping unsur-unsur semikonduktor, masih ada semikonduktor senyawa yang dengan berhasil digunakan untuk pembuatan peralatan elektronik. Senyawa semikonduktor yang penting adalah sulfida kadmium (CdS), arsenida gallium (GaAs), tellurida timah (PbTe), antimonida indium(InSb), dan sebagaianya. Diantara senyawa ini CdS telah digunakan sebagai pengukur cahaya ; PbS dan PbTe digunakan dalam detektor merah, laser benda padat dan beberapa peralatan frekuensi tinggi khusus.

Beberapa senyawa semikonduktor membentuk campuran (alloy) yang mempunyai sifat-sifat semikonduktor yang penting. Mereka dikenal sebgai semionduktor alloi. Diantara semikonduktor alloi seperti arsenida indium gallium (Gax ln1-x As) digunakan untuk alat-alat frekuensi tinggi dan alat-alat optika, tellurida kadmium merkuri (Hg1-xCdxTe) digunakan untuk detektor inframerah yang efisien dan fosfida arsenida gallium (GaAsxP1-x) digunakan untuk pembuatan dioda pemancar cahaya (LED).

Tipe Semikonduktor

Semikonduktor terbagi menjadi 2 yaitu semikonduktor intrinsik dan ektrinsik dimana pada semikonduktor ektrinsik ini terbagi lagi menjadi 2 yaitu semikonduktor tipe-p dan tipe-n.

A. Semikonduktor Intrinsik

Semikonduktor Instrinsik adalah semikonduktor murni, karena belum diberi pengotoran sehingga jumlah hole dan elektron bebasnya sama. Contohnya Germanium (Ge) dan Silikon (Si).

B. Semikonduktor Ektrinsik

Semikonduktor Ektrinsik adalah semikonduktor yang sudah dikotori, yaitu mengalami penyisipan atom-atom lain. Semikonduktor ini terbagi menjadi 2 yaitu tipe-p dan tipe-n.

1. Semikonduktor Tipe-p
Semikonduktor tipe-p adalah semikonduktor murni yang diberikan doping (pengotoran) atom trivalent (atom yang memiliki elektron valensi 3), bersifat positif karena dikotori atom akseptor. Contoh atom yang memiliki elektron valensi 3 ialah Boron (B) dan Gallium (Ga). Atom pengotor disebut sebagai atom akseptor dan pembawa muatan disebut hole.

2. Semikonduktor Tipe-n
Berbeda dengan tipe-p, semikonduktor tipe-n diberikan doping (pengotoran) atomatom yang memiliki elektron valensi 5, bersifat negatif karena terdiri dari elektron-elektron. Elektron sendiri bermuatan Negatif sehingga disebut dengan Tipe Negatif atau N-type. Contoh atom pengotornya ialah Arsenic (As) dan Antimony (Sb). Pada N-type Semikonduktor yakni Elektron sebagai Majority Carrier dan Hole sebagai Minority Carrier.

Daftar Semikonduktor dan Kegunaanya

Inilah daftar bahan-bahan semikonduktor beserta kegunaanya atau fungsinya, yakni sebagai berikut.
  1. Germanium (Ge) berfungsi sebagai Dioda dan transistor awal
  2. Silikon (Si) berfungsi sebagai Dioda, transistor, IC dan sebagainya
  3. Selenium (Se) berfungsi sebagai Rectifier
  4. Germanium Silikon (Ge Si) berfungsi sebagai Pembangkitan Thermoelektrik
  5. Tellurida Timah (PbTe) berfungsi sebagai Detektor inframerah
  6. Arsenida Gallium (GaAs) berfungsi sebagai Transistor frekuensi tinggi, laser, dan beberapa alat khusus
  7. Barium Titinate (Ba Ti) berfungsi sebagai Thermistor (PTC)
  8. Bismut Telurida (Bi2Te3) berfungsi sebagai Konvermasi thermoelektrik
  9. Indium Antimonida (In Sb) berfungsi sebagai Magneto Resistor, Plezo Resistor
  10. Indium arsenida (In As) berfungsi sebagai Plezo Resistor
  11. Silicon carbida (Si Cb) berfungsi sebagai Varistor
  12. Aliuminium Stibium (Al Sb) berfungsi sebagai Dioda penerang
  13. Gallium Phosphor (Ga P) berfungsi sebagai Dioda penerang
  14. Indium Phospor (In P) berfungsi sebagai Filter Infra merah
  15. Plumbum Sulfur (Pb S) berfungsi sebagai Foto sel
  16. Plumbun Selenium (Pb Se) berfungsi sebagai Foto sel
  17. Gaxln1-xAs berfungsi sebagai Alat-alat frekuensi tinggi dan alat optis
  18. Hg1-xCdxTe berfungsi sebagai detektor inframerah
  19. GaAsxP1-x berfungsi sebagai Dioda pemancar cahaya

Komponen Penerapan Semikonduktor

1. Dioda 

Dioda (Diode) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Jenis diode antara lain Dioda Rectifier, Dioda zener, Dioda schottky, dan LED (Light emitting diode). 

2. Transistor

Komponen ini ditemukan pertama kali tahun 1947 oleh Bell Laboratory. Berterima kasihlah kepada tiga orang ilmuwan hebat yaitu William Shockley, John Bardeen and Walter Brattain. Transistor menggantikan tabung vakum yang memiliki ukuran yang besar dan rugi daya yang besar. Sehingga kita bisa memegang smartphone dengan satu tangan saja.

Transistor dapat berfungsi sebagai saklar maupun sebagai  penguat. Transistor dikelompokkan menjadi dua  yaitu BJT (bipolar junction transistor) dan FET (Field effect Transistor). Transistor BJT terdiri dari transistor PNP dan Transistor NPN. Transistor FET terdiri dari UJT, IGBT dan MOSFET.

3. Integrated Circuit (IC)

IC disebut juga sirkuit terpadu, adalah komponen yang didalamnya terdapat komponen dasar yang lebih kecil seperti Transistor dan Dioda. Komponen tersebut saling dirangkai membentuk sebuah sirkuit terpadu lalu dikemas dalam bentuk chip, sehingga kemasannya lebih kecil dan kompak. Jenis IC beragam diantara lain IC Op-Amp(operational amplifier), IC driver, IC logika, IC komparator dll.

4. Processor

Mirip seperti IC, namun dengan skala yang jauh lebih besar. Jika IC biasa hanya terdiri dari puluhan hingga ratusan transistor, maka prosesor bisa jutaan hingga miliaran transistor di dalamnya. Prosesor memanfaatkan transistor berukuran nano yang dirangkai menggunakan teknologi tinggi. Sebagai contoh, Prosesor Intel Core i9 memiliki 7 Miliar transistor di dalamnya.

Kelebihan Semikonduktor

  1. Karena perangkat semikonduktor tidak memiliki filamen, maka tidak diperlukan daya untuk memanaskannya yang menyebabkan emisi elektron.
  2. Transistor tidak memiliki filmen sehingga tidak memerlukan daya untuk menghasilkan emisi elektron
  3. Karena tidak diperlukan pemanasan, perangkat semikonduktor akan segera beroperasi setelah sirkuit dihidupkan.
  4. Semikonduktor tidak memiliki komponen mekanis sehingga tidak menghasilkan dengung atau suara saat digunakan
  5. Semikonduktor memiliki tegangan operasional yang rendah dibandingkan tabung vakum
  6. Karena ukurannya yang kecil, rangkaian yang melibatkan perangkat semikonduktor sangat kompak.
  7. Perangkat semikonduktor tahan guncangan.
  8. Semikonduktor harganya lebih murah
  9. Masa pakai bahan semikonduktor hampir tidak terbatas.

Kekurangan Semikonduktor

  1. Perangkat semikoduktor menghasilkan noise gelombang yang lebih tinggi dibandingkan dengan di tabung vakum.
  2. Semikonduktor memiliki kemampuan daya yang lebih rendah.
  3. Dalam rentang frekuensi tinggi, transistor memiliki responder yang buruk.