TEORI SEMIKONDUKTOR

STRUKTUR ATOM
Struktur atom merupakan satu an dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral. Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik.

Pada tahun 1913, Niels Bohr mengemukakan pendapatnya bahwa elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atom.

Macam atom yang kita kenal adalah atom Silikon dan Germanium:

Atom silikon memiliki 14 proton dalam intinya, 2 elektron bergerak pada orbit pertama, 8 elektron pada orbit kedua dan 4 elektron pada orbit terluar/orbit valensi. 14 elektron yang berputar menetralkan muatan dari inti atom sehingga dari luar atom ( secara listrik ) bermuatan netral.

Atom Germanium memiliki 32 proton dalam intinya, 2 elektron bergerak pada orbit pertama, 8 elektron pada orbit kedua, 18 elektron pada orbit ketiga, dan 4 elektron pada orbit terluar/orbit valensi.

JARI-JARI ORBITAL (r)

Elektron dapat bergerak dalam orbit dengan jari – jari yang berbeda sesuai dengan kecepatan yang dimiliki.
Elektron tidak akan tetap berada pada orbit yang stabil jika jari-jarinya terletak antara r1 dan r2.

LEVEL ENERGI

Level energi adalah Energi diperlukan untuk memindahkan elektron dari orbit yang lebih kecil ke orbit yang lebih besar. Makin besar orbit elektron makin besar pula energi potensial yang berkenaan dengan inti.

IKATAN KOVALEN

Ikatan kovalen sejenis ikatan kimia yang memiliki karakteristik berupa pasangan elektron yang saling terbagi (pemakaian bersama elektron) diantara atom-atom yang berikatan.

PITA ENERGI (ENERGY BANDS)

Ketika atom membentuk kristal, orbit elektron bukan hanya dipengaruhi oleh muatan dalam atomnya sendiri tapi juga oleh inti dan elektron atom lain dalam kristal.

NOL MUTLAK

Elektron orbit terdalam terkubur di dalam atom, sedangkan elektron orbit terluar me-rupakan bagian dari ikatan kovalen dan tidak dapat putus tanpa menerima energi dari luar. Oleh sebab itu pada suhu nol mutlak, kristal silikon berlaku seperti isolator yang sempurna.

KONDUKSI DALAM KRISTAL

Orbit – orbit dalam pita konduksi sangat besar sehingga penarikan inti diabaikan. Jika elektron dapat diangkat ke pita konduksi maka elektron tersebut dapat bergerak bebas dan elektron – elektron yang berada di pita konduksi sering kali disebut dengan elektron bebas (free electron).

DIATAS NOL MUTLAK

Dengan menaikkan suhu di atas nol mutlak akan menyababkan terputusnya beberapa ikatan kovalen.
Energi panas akan memukul elektron ke dalam pita konduksi sehingga kita mendapatkan elektron pada pita konduksi dalam jumlah terbatas yang dilambangkan oleh tanda negatif.

ARUS HOLE

Energi thermal ( energi panas ) akan menyebabkan elektron dari pita valensi berpindah ke dalam pita konduksi dan akan menyebabkan terjadinya hole pada pita valensi.

Jika kita memberikan tegangan dari luar pada kristal, elektron dipaksa untuk bergerak. Pada gambar dibawah ini terdapat dua macam gerakan elektron yang dapat bergerak yaitu elektron pita konduksi dan elektron valensi dimana gerakan elektron valensi kekanan berarti hole sedang bergerak ke kiri.

REKOMBINASI

Rekombinasi adalah Penggabungan antara elektron pita konduksi dan hole.
Jika terjadi rekombinasi maka hole tidak bergerak kemana – mana tetapi akan lenyap

DOPING DAN JENIS SEMIKONDUKTOR

Doping berarti penambahan atom-atom impuritas (non tetravalent) pada kristal untuk menambah jumlah elektron bebas maupun hole. Kristal yang sudah didoping disebut semi konduktor ekstrinsik.
Jenis semikonduktor :

1. Semikonduktor type N
      Disebut type N karena jumlah elektron lebih banyak daripada hole
2. Semikonduktor type P
   
KOMPONEN ELEKTRONIKA

Komponen pasif  adalah jenis komponen elektronika yang bekerja tanpa memerlukan arus listrik sehingga tidak bisa menguatkan dan menyearahkan sinyal listrik serta tidak dapat mengubah suatu energi ke bentuk lainnya
Contoh :

•  Resistor : Resistor berfungsi sebagai pengatur arus. Fungsi dasar resistor dalam rangkaian listrik adalah sebagai pembatas arus. 
  
• Kapasitor : elemen rangkaian yang juga seperti induktor yang menyimpan dan mengembalikan energi, dimana di dalam kapasitor penyimpanan berlangsung di dalam medan listrik.
  
• Induktor : sebuah elemen rangkaian yang menyimpan energi selama satu periode waktu tertentu dan pengembaliannya selama periode waktu yang lain sedemikian rupa sehingga daya rata-rata adalah nol.
  

Komponen aktif adalah sebuah elemen rangkaian yang menyimpan energi selama satu periode waktu tertentu dan pengembaliannya selama periode waktu yang lain sedemikian rupa sehingga daya rata-rata adalah nol.
Contoh :

• Dioda : komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. 
  
• Transistor :  alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya.
  
• IC (Integrated Circuit) : komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor, dll. IC adalah komponen yang dipakai sebagai otak peralatan elektronika.