Daftar isi
Berada di zaman teknologi seperti saat ini tentu kita sudah terbiasa hidup dengan alat elektronik, bahkan sudah menjadi kebutuhan primer yang tak bisa lepas dari keseharian. Sebut saja handphone, laptop, televisi dan kamera.
Dibalik sebuah alat elektronik dan manfaat serta kegunaannya tentu membutuhkan komponen-komponen yang terangkai dengan baik. Komponen-komponen tersebut contohnya transistor, dioda, IC atau integrated circuit.
Komponen-komponen yang disebutkan di atas adalah material semikonduktor. Istilah semikonduktor digunakan oleh Volta di tahun 1782, meskipun Volta adalah orang pertama yang menggunakan istilah semikonduktor, namun tidak bisa dikatakan sebagai penemu semikonduktor.
Semikonduktor semakin berkembang, di tahun 1947 Bell Labs menciptakan transistor melalui tangan John Barden dan William Shockley. Siapa yang menyangka Bell Labs, saat ini bernama Nokia Bell Labs, dahulu hanya menciptakan transistor saat ini berkembang menjadi perusahaan besar di New York, Amerika Serikat yang menjadi pioneer alat telekomunikasi telepon genggam.
Meskipun semikonduktor tidak bisa dikatakan sebagai penemuan, karena penemuan yang ada merupakan perangkat semikonduktor. Berikut penjelasan lebih lengkapnya tentang apa itu semikonduktor.
Pengertian Semikonduktor
Sebelum membahas pengertian apa itu semikonduktor, kita perlu menilik sebentar apa itu konduktor dan isolator. Konduktor adalah materi yang baik sebagai penghantar listrik sedangkan isolator sebaliknya.
Semikonduktor adalah materi yang banyak digunakan di perangkat elektronik modern, seperti televisi, radio, computer, kamera, handphone dan juga lampu LED. Di dalam perangkat elektronik tersebut terdapat materi semikonduktor, seperti transistor, sirkuit dan dioda.
Materi semikonduktor merupakan penghantar listrik yang tidak sebagus materi yang berbahan konduktor, namun tidak juga seperti isolator yang merupakan penghantar buruk bagi listrik. Intinya, semikonduktor adalah penghantar listrik yang kemampuannya di antara konduktor dan isolator.
Semikonduktor adalah materi yang bisa difungsikan menjadi konduktor, dengan syarat jika materi tersebut dialiri arus listrik, suhu dan pengaturan tertentu. Itulah mengapa semikonduktor banyak dipakai sebagai komponen pada alat-alat elektronik.
Sifat Semikonduktor
Ada alasan mengapa semikonduktor dijadikan pilihan komponen pada alat-alat elektronik, hal ini karena sifat semikonduktor yang cocok diaplikasikan di alat elektronik. Berikut sifat-sifat semikonduktor.
- Sifat pertama yang perlu diketahui yaitu semikonduktor bersifat sensitif terhadap cahaya, jadi dapat terjadi resistansi karena terkena cahaya
- Semikonduktor murni mempunyai koefisien temperatur yang negative terhadap resistansi, berbeda dengan logam yang memiliki resistansi dengan koefisien temperatur positif
- Semikonduktor dapat memberikan daya termolistrik tinggi dengan tanda positif atau negatif menyesuaikan dengan logam
- Semikonduktor memiliki resistivitas yang berada di antara konduktor dan isolator
- Semikonduktor dapat dilewati arus satu arah secara mudah dibandingkan material lainnya
- Semikonduktor bereaksi pada panas dan cahaya
Penggunaan semikonduktor membutuhkan doping untuk dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan alat elektroknik yang dibuat. Doping yang dimaksud yaitu mengubah tingkat konduktivitas dan sifat-sifat pada semikonduktor dengan cara mencampur bahan utama semikonduktor dengan pengotor atau impuritas. Fungsi utama doping adalah konversi energi.
Tipe-tipe Semikonduktor
Ada dua tipe semikonduktor yaitu semikonduktor intrinsik dan semikonduktror ekstrinsik. Semikonduktor intrinsik adalah semikonduktor murni, artinya memiliki lubang yang sama dengan jumlah elektron yang ada.
Sifat-sifat semikonduktor intrinsik antara lain:
- Memiliki konduktivitas rendah
- Memiliki celah energi yang kecil
- Memiliki jumlah elektron bebas yang sama dengan lubang
- Konduktivitas meningkat jika suhu meningkat
- Tidak praktis
- Memiliki karakteristik listrik yang buruk
Sedangkan semikonduktor ekstrinsik adalah semikonduktor murni yang sudah diberi impuritas atau pengotor. Dengan begitu bisa membawa muatan yang lebih tinggi. Semikonduktor ekstrinsik ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan intrinsik, yaitu:
- Memiliki konduktivitas tinggi
- Memiliki celah energi yang besar
- Memiliki jumlah elektron bebas yang berbeda dengan lubang
- Tingkat konduktivitas tergantung dengan jumlah impuritas yang diberikan
- Lebih praktis
- Memiliki karakteristik listrik yang baik
Semikonduktor yang sudah tidak murni atau semikonduktor ekstrinsik merupakan semikonduktor yang digunakan sebagai komponen elektronika. Semikonduktor ekstrinsik terbagi atas 2 tipe, yaitu:
Semikonduktor P-Type
Merupakan semikonduktor yang tidak memiliki banyak elektron atau disebut juga dengan istilah ‘Hole’ atau lubang. Hole adalah pembawa muatan yang bermuatan positif Ketika menjadi semikonduktor. Proses doping pada semikonduktor berbahan silikon yaitu dengan menambahkan impuritas berupa indium, hal ini akan menghasilkan semikonduktor P-Type.
Contoh komponen-komponen elektronika yang memiliki bahan dasar terbuat dari semikonduktor antara lain dioda, transistor, Integrated Circuit (IC). Setiap pembuatan perangkat elektronika membutuhkan penanganan yang detail dan khusus saat perakitannya, karena komponen elektronika semikonduktor sensitif terhadap Electro Static Discharge (ESD).
Semikonduktor N-Type
Semikonduktor tipe ini memiliki pembawa muatan atau charge carrier berupa elektron. Elektrom memiliki muatan negatif, maka disebut dengan tipe negatif atau disebut juga N-Type.
Untuk tipe semikonduktor tipe ini yang berbahan silikon, proses doping yang dipakai untuk menjadikan semikonduktor N-Type yaitu dengan menambahkan impuritas berupa Arsenic. Elektron pada semikonduktorN-Type adalah Majority Carrier, sedangkan Hole sebagai minority carrier.
Contoh Bahan Semikonduktor
Bahan-bahan yang dapat dijadikan semikonduktor tidak banyak, arsenik, karbon dan silikon adalah 3 bahan yang dipakai untuk menciptakan semikonduktor.
Salah satu alat elektronik yang banyak menggunakan bahan semikonduktor adalah computer atau laptop, karena chip dan komponen lain yang menyusun piranti tersebut adalah semikonduktor.
Semikonduktor sepertinya adalah solusi terbaik untuk menciptakan perangkat elektronik yang praktis, karena memiliki fungsi mirip dengan tabung vakum yang memiliki ratusan kali lipat volume. Misalnya saja chip microprocessor yang merupakan IC (integrated ciruit) yang mampu mengerjakan banyak pekerjaan serta memerlukan pembangkit listrik sendiri.
Contoh bahan-bahan semikonduktor adalah berikut:
- Silikon (Si), fungsinya sebagai dioda, transistor dan IC
- Germanium (Ge), fungsinya sebagai dioda dan transistor awal
- Selenium (Se), fungsinya sebagai rectifier
- Germanium Silikon (Ge Si), fungsinya sebagai pembangkit thermoelektrik
- Tellurida Timah (PbTe), fungsinya sebagai detector infra merah
- Arsenida Gallium ( GaAs), fungsinya sebagai Transistor frekuensi tinggi dan laser
- Aliuminium Stibium (Al Sb), fungsinya sebagai Dioda penerang
- Plumbum Sulfur (Pb S), fungsinya sebagai Foto sel
Perbedaan Semikonduktor dan Konduktor
Semikonduktor tak akan ada saat ini jika tidak ditemukan konduktor, seperti telah kita ketahui konduktor adalah materi yang baik dijadikan penghantar arus listrik. Pada konduktor terbentu ikatan ion di antara atom-atom.
Arus yang mengalir pada konduktor disebabkan oleh elektron, pergerakan elektron pada logam itulah yang disebut arus listrik,konduktor memiliki koefisien resistensi suhu yang positif.
Contoh bahan atau materi konduktor yang paling banyak digunakan adalah tembaga, mengapa tembaga? Karena tembaga memiliki resistensi rendah. Jika dibandingkan dengan jenis logam konduktor lainnya, tembaga dapat menahan energi lebih banyak.
Tembaga banyak dipakai menjadi benda-benda yang bermanfaat di kehidupan kita speerti kabel listrik, pipa air elektromagnetik, motor listrik, peralatan masak dan bel listrik.
Jika itu tadi adalah pengertian konduktor beserta fungsi dan manfaatnya, sekarang kita membahas sedikit tentang semikonduktor. Semikonduktor memiliki fungsi yang sama dengan konduktor, mampu menghantarkan listrik. Namun semikonduktor memiliki daya hantar listrik yang berbeda dengan konduktor.
Semikonduktor adalah materi yang dapat menghantarkan arus listrik, namun perbedaannya yaitu semikonduktor memiliki syarat tertentu dan dapat diatur dayanya.
Semikonduktor membutuhkan bahan lain untuk menjadikannya berfungsi, itulah mengapa peralatan elektronik yang modern memanfaatkan bahan yang terbuat dari semikonduktor karena kemampuannya dapat disesuaikan atau dikendalikan sesuai dengan kebutuhan perangkat.
Kesimpulan Pembahasan
Kita mesti berterima kasih kepada Volta dan Faraday yang menungkapkan tentang semikonduktor, karena berawal dari semikonduktor segala peralatan elektronik tercipta, bahkan saat ini semakin berkembang.
Material atau bahan yang bersifat semikonduktor berperan penting hingga abad ini untuk merancang alat-alat elektronik yang memudahkan kehidupan manusia.
Contohnya saja tenaga surya yang mulai banyak dimanfaatkan sebagai sumber energi, sel surya memakai semikonduktor berupa komponen-komponen dioda. Sel surya ini menghasilkan efek fotovoltaik yang dapat mengubah sinar matahari menjadi energi listrik.
Tanpa adanya semikonduktor, mungkin juga tidak tercipta mobil yang kita kendarai saat ini. Mesin mobil menggunakan bahan semikonduktor untuk system kendali, suspense, kantong udara dan seluruh rangkaia kelistrikan mobil. Fungsi lain dari peralatan semikonduktor pada elektronika daya adalah pengendalian terhadap aplikasi elektronika industri sesuai dengan keinginan.