Tugas Presentasi Mata Kuliah Bahan-Bahan Listrik

1. BAB 4
Bahan-bahan Listrik
SEMIKONDUKTOR
Oleh Kelompok 4
1. Amir Muwahid
2. Dewar Alsan
3. Hendra Setiawan
4. Nastiti Budiarti

2. • Sesuai dengan namanya, semikonduktor (setengah
penghantar) mempunyai daya hantar yang besarnya antara
daya hantar konduktor dan daya hantar isolator.
• Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen
elektronika seperti dioda, transistor dan sebuah IC (integrated
circuit).
• Sebuah semikonduktor bersifat sebagai isolator pada
temperatur yang sangat rendah, namun pada temperatur
ruangan besifat sebagai konduktor.
• Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon,
germanium, dan galium arsenida
1. Pengertian Semikonduktor

3. Nama Semi konduktor Penggunaannya
Barium Titinate (Ba Ti) Thermistor (PTC)
Bismut Telurida (Bi2 Te3) Konvermasi thermoelektrik
Caldium Sulfida (Cds) Sel foto konduktif
Gallium Arsenida (Ga As) Dioda, Transistor, Laser,LED
Germaniun (Ge) Dioda, Transistor
Indium Antimonida (In Sb) Magneto Resistor,Plezo Resitor
Indium Arsenida (In As ) Plezo Resistor
Silikon (Si) Dioda, Transistor, IC
2. Penggunaan Semikonduktor

4. Nama Semi konduktor Penggunaannya
Silikon Carbida (Si Cb ) Varistor
Germanium Silikon (Ge Si ) Pembangkitan Thermoelektrik
Selenium (Se) Rectifier
Aluminium Stibium(Al Sb) Dioda Penerangan
Gallium Phosphor (Ga P) Dioda Penerangan
Indium Phosphor (In P) Filter Infra Merah
Plumbun Suifur (Pb S) Foto Sel
Plumbun Selenium (Pb S ) Foto Sel
2. Penggunaan Semikonduktor

5. • Konduksi elektronik bahan dipengaruhi oleh jarak pita
konduksi dan pita valensi bahan.
• Pada konduktor, kedua pita tersebut saling menumpuk. Pada
isolator jarak keduanya cukup jauh. Sedangkan pada
semikonduktor jarak keduannya tidak terlalu jauh dan tidak
terlalu dekat.
• Hal tersebut memungkinkan tumpang tindih pada
semikonduktor jika dipengaruhi, misalnya panas, medan
magnet dan tegangan yang cukup tinggi.
3. Pita Kovalen dan Pita Konduksi

6. Pita Konduksi pada Semikonduktor, Konduktor dan Isolator
3. Pita Kovalen dan Pita Konduksi

7. • Dari Gambar sebelumnya terlihat bahwa celah energi pada isolator
intan adalah 6 eV dan merupakan bahan isolator dengan
resistivitas tinggi. Jarak antara pita valensi dan pita konduksi
jauh, sehingga walaupun elektron-elektron bebas pada pita
konduksi sudah tereksistansi (terlepas dari orbitnya), elektron-elektron
valensi tidak akan meloncat ke pita konduksi.
• Bahan konduktor celah energinya sempit sehingga kalau ada
elektron lepas dari orbitnya maka pada pita valensi akan segera
mengisinya.
• Bahan semi konduktor mempunyai celah energi yang lebih sempit
dari pada isolator yaitu 0,12 hingga 5,3 eV. Si sebagai salah satu
bahan semi konduktor mempunyai celah energy 1,1 eV. Oleh
karena itu untuk menjadikan bahan semikonduktor agar dapat
menghantarkan listrik diperlukan energi yang tidak terlalu besar.
3. Pita Kovalen dan Pita Konduksi

8. • Semikonduktor intrinsik adalah semikonduktor murni yang
tidak diberi doping atau campuran atom lainnya (Contoh Si
murni dan Ge murni)
• Timbulnya konduksi pada semikonduktor intrinsik
disebabkan oleh proses intrinsik (misal karena energi
termal/panas) dari bahan
• Pada suhu amat rendah, semikonduktor intrinsik bersifat
sebagai isolator
• Pada suhu tinggi, semikonduktor intrinsik bersifat sebagai
konduktor
4. Semikonduktor Intrinsik

9. • Germanium (Ge) dan
Silikon (Si) mempunyai 4
elektron valensi (elektron
kulit terluar).
• Lintasan valensi
memerlukan 8 elektron agar
atom menjadi stabil.
• Ikatan antar atom diperkuat
dengan
membagi/pemakaian
bersam elektron-elektron
terluar yang membentuk
Ikatan Kovalen
4. Semikonduktor
Intrinsik

10. e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
e
+4
e e
e
Elektron bebas
PANAS
PANAS
Hole
PANAS
Elektron Valensi
Inti Atom Si
Ikatan Kovalen
4. Semikonduktor Intrinsik

11. 4. Semikonduktor Intrinsik

12. • Pada semi konduktor ekstrinsik, konduksi dapat dilakukan
setelah adanya penyuntikan bahan penambahan atau
pengotoran dari luar
• Pengotor yang dipilih dari unsur yang golongannya berbeda
dengan Si dan Ge, umumnya golongan III dan V
• Proses penyuntikan bahan tersebut disebut dengan doping
• Pengotor yang dipilih masuk kedalam struktur kristal dan
menggantikan salah satu atomnya
• Penambahan bahan tersebut kepada semi konduktor murni
akan meningkatkan konduktivitas semi konduktor
5. Semikonduktor Ekstrinsik

13. • Frasa Tipe-P diambil dari muatan hole, yaitu positif
• Pengotoran dilakukan oleh atom trivalent yaitu atom yang
memiliki 3 elektron valensi.
• Contoh : Boron (B), Galium (Ga)
• Atom pengotornya disebut atom akseptor
• Pembawa muatan disebut hole
• Jumlah hole jauh lebih banyak daripada elektron bebas maka
hole dinamakan pembawa muatan mayoritas
5a. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-P

14. e
+4
e e
e
+4
e e
e
e
+4
3
e e
e
+4
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e
Elektron Valensi
Inti Atom Si
Ikatan Kovalen
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
Silikon yMaunrgn i
telah dikotori
Atom pengotor
Misal : Boron
Hole
5a. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-P

15. • Frasa Tipe-N diambil dari muatan elektron, yaitu negatif
• Pengotoran (doping) dilakukan oleh atom pentavalent yaitu
atom yang memiliki 5 elektron valensi
• Contoh : Fosfor (P), Arsenik (As)
• Atom pengotornya disebut atom donor
• Pembawa muatan disebut elektron
• Jumlah elektron bebas jauh lebih banyak daripada hole, maka
elektron dinamakan pembawa muatan mayoritas
• Sedangkan hole sebagai pembawa muatan minoritas
5b. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-N

16. e
+4
e e
e
+4
e e
e
Elektron bebas
e
e +4
5
e e
e
+4
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e e
e
e
e
Elektron Valensi
Inti Atom Si
Ikatan Kovalen
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
Silikon yMaunrgn i
telah dikotori
Atom pengotor
Misal : Fosfor
5b. Semikonduktor Ekstrinsik Tipe-N

17. • Beberapa perangkat semikonduktor adalah dioda, transistor,
termistor, SCR (Silicon Controller Rectifier), IC (Integrated
Circuit)
• Namun pada kali presentasi kali ini, hanya dioda p-n dan
transistor bipolar yang akan dibahas
Dioda Transistor Termistor IC
6. Perangkat Semikonduktor

18. • Jika dua tipe bahan semikonduktor P dan N dilekatkan, maka
akan didapat sambungan P-N (p-n junction) yang dikenal
sebagai dioda
• Pada pembuatannya material tipe P dan tipe N disambung
dari satu bahan (monolitic) dengan memberi doping (impurity
material) yang berbeda.
• Dioda akan hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja,
sehingga dipakai untuk aplikasi rangkaian penyearah
(rectifier)
6a. Dioda P-N

19. • Jika diberi tegangan maju (forward bias), dimana tegangan
sisi P lebih besar dari sisi N, elektron dengan mudah dapat
mengalir dari sisi N mengisi kekosongan elektron (hole) di
sisi P
• Sebaliknya jika diberi tegangan balik (reverse bias), dapat
dipahami tidak ada elektron yang dapat mengalir dari sisi N
mengisi hole di sisi P, karena tegangan potensial di sisi N
lebih tinggi
6a. Dioda P-N

20. 6a. Dioda P-N

21. • Transistor merupakan dioda dengan dua sambungan
(junction)
• Sambungan itu membentuk transistor PNP maupun NPN
• Ujung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base
dan kolektor
• Base selalu berada di tengah, di antara emitor dan kolektor
• Disebut transistor bipolar, karena struktur dan prinsip
kerjanya tergantung dari perpindahan elektron di kutub
negatif mengisi kekurangan elektron (hole) di kutub positif
6b. Transistor Bipolar

22. 6b. Transistor Bipolar

23. • Semikonduktor mempunyai daya hantar antara konduktor dan
isolator
• Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon,
germanium, dan galium arsenida
• Semikonduktor dibedakan menjadi semikonduktor intrinsik
dan ekstrinsik
• Semikonduktor instrinsik terbuat dari silikon/germanium
murni, sedangkan pada semikonduktor ekstrinsik telah diberi
pengotor
• Perangkat semikonduktor antara lain dioda, transistor,
termistor, IC
7. Kesimpulan

24. Thanks for Watching!