i. Semikonduktor adalah bahan yang mempunyai daya hantar antara konduktor dan isolator ii. Semikonduktor dapat dibedakan menjadi intrinsik dan ekstrinsik iii. Semikonduktor ekstrinsik dapat berupa tipe-n, tipe-p, atau paduan, tergantung atom pengotor yang digunakan

1. Fisika
SEMIKONDUKTOR
Di ampu Prof.DR. Jumadi
Oleh:
Tarwin 13708259014
Tresno Abadi 13708259033
Tri Okvita H 13708259034
Pasca Sarjana
Universitas Negeri Yogyakarta
2014

2. PENGERTIAN SEMIKONDUKTOR
• Semikonduktor (setengah penghantar) adalah
bahan yang mempunyai daya hantar yang
besarnya antara harga daya hantar konduktor
dan daya hantar isolator.
• Umumnya harga resistivitas listriknya pada
suhu kamar yaitu rentang 10-2 – 109cm
• Bersifat isolator pada temperatur yang sangat
rendah, namun pada temperatur ruang akan
bersifat sebagai konduktor.

3. Tabel macam-macam semikonduktor dan
penggunaannya
Nama semikonduktor Penggunaannya
Barium Titanate (Ba Ti) Thermistor (PTC)
Bismut Telurida (Bi2Te3) Konvermasi thermoelektrik
Caldium Sulfida (Cds) Sel foto konduktif
Gallium Arsenida (Ga As) Dioda, Transistor, Laser,LED
Germaniun (Ge) Dioda, Transistor
Indium Subium (In Sb) Detector infra merah dan filter infra merah
Plumbum Sulfur (Pb S) Foto sel
Silikon (Si) Dioda, Transistor, IC
Plumbun Selenium (Pb Se) Foto sel
Germanium Silikon (Ge Si ) Pembangkitan Thermoelektrik
Selenium (Se) Rectifier
Aluminium Stibium(Al Sb) Dioda Penerangan
Gallium Phosphor (Ga P) Dioda Penerangan

4. Celah energi pada bahan

5. Keterangan gambar celah energi tiap
bahan
• Pada celah energi isolator(misal intan) sebesar 6 ev,
pita larangan yang jauh ini memisahkan pita valensi
yang terisi dengan pita konduksi yang kosong
• Pada celah energi konduktor (misal metal) pita
konduksi terisi sebagian dengan jarak yang rapat
dengan pita valensi.
• Pada celah energi semikonduktor (misal Silikon)
sebesar 1,1 ev, jarak pita konduksi dan pita valensi
tidak jauh dan tidak rapat. Pada saat suhu naik
elektron pada pita valensi mampu berpindah ke pita
konduksi sehingga bahan ini menjadi sedikit
konduktif.

6. Semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik
1. semikonduktor intrinsik
Adalah semikonduktor yang terdiri atas satu unsur
saja, misalnya Si saja atau Ge saja.

7. Semikonduktor Ekstrinsik
• Adalah semikonduktor yang telah terkotori
(tidak murni lagi) oleh penambahan atom
pengotor (doping) menyebabkan struktur pita
dan resisitivitasnya berubah.
• Terdapat tiga jenis semikonduktor ekstrinsik
1. Semikonduktor tipe-n
2. Semikonduktor tipe-p
3. Semikonduktor paduan

8. • semikonduktor dengan konsentrasi elektron lebih
besar dibandingkan konsentrasi hole.
• Contoh atom pengotor, misalnya Arsenik (Ar), Sb
(Antimon), P (Phosfor)
1. Semikonduktor Ekstrinsik tipe-n

9. 2. Semikonduktor Ekstrinsik tipe-p
• Semikonduktor tipe-p, dimana konsentrasi
lubang lebih tinggi dibandingkan elektron, dapat
diperoleh dengan menambahkan atom akseptor.
Pada Si dan Ge, atomnya aseptor adalah unsur
bervalensi tiga (kelompok III pada susunan
berkala) misalnya B (boron), Al (alumunium),
atau Ga (galium).

10. • pada semikonduktor tipe-p, lubang merupakan
pembawa muatan yang utama, sehingga disebut
pembawa muatan mayoritas. Disini elektron
bebas merupakan pembawa muatan minoritas.

11. Tabel Energi Ionisasi
• Untuk Si mempunyai celah energi 1,1 ev
• Untuk Ge mempunyai celah energi 0,66 ev

12. Semikonduktor paduan
• Semikonduktor paduan (compound semiconductor) dapat
diperoleh dari unsur valensi tiga dan valensi lima (paduan
III-V, misalnya GaAs atau GaSb) atau dari unsur valensi dua
dan valensi enam (paduan II-VI, misalnya ZnS).

13. Dengan menambahkan elektron maka semikonduktor
akan bersifat negatip. Sebaliknya dengan mengurangi
elektron maka bahan akan bersifat positip.
Tipe N Tipe P
-
+ ++++
---- -
+ -+++
----
hole
-
+ +++
---
+
Normal
Jika mendapat rangsangan dari luar maka elektron akan
bergerak mengisi hole yang terdekat. Kedudukannya
semula akan berubah menjadi hole yang nantinya akan
diidi oleh elektron yang terdekat.

14. Aliran Arus
-- - -1
- -- -2
- - --3
- - --4

15. • Pada bahan semi kondukor yang bertindak
sebagai pembawa muatan adalah hole dan
elektron bebas. Pada bahan jenis P pembawa
muatan adalah hole, sedang pembawa muatan
pada bahan jenis N adalah elektron bebas.

16. i. Pada saat persambungan pn terbentuk,
elektron-elektron bebas mulai berdifusi
menyeberangi persambungan dan kemudian
”terjatuh” ke dalam lubang-lubang.
ii. Rekombinasi elektron-elektron bebas dengan
lubang-lubang disekitar persambungan
menimbulkan daerah ion-ion negative dan
positif yang disebut lapisan pengosongan.
iii. Karena terjadi potensial barier,difusi elektron-
elektron bebas akan berhenti akhirnya.
iv. Pada suhu ruang, diode silicon mempunyai
potensial barier kurang lebih sebesar 0, 7 V
(sekitar 0, 3 V untuk diode Ge).

17. Sambungan semikonduktor p-n
• Suatu kristal p-n dapat bekerja sebagai diode
karena arus didalamya hanya dapat mengalir
dalam satu arah dan tidak sebaliknya.

18. Karakteristik sambungan p-n (dioda)
1. Pra tegangan maju
Menghubungkan bagian p dengan kutub positif
baterai sedangkan bagian n dengan kutub
negatif baterai

19. 2. Pra tegangan balik
Menghubungkan bagian p dengan
kutub negatif baterai dan bagian n
dengan kutub positif baterai

20. Pemanfaatan karakteristik dioda
1. Dioda zenner (untuk membuat tegangan pada
suatu rangkaian tetap stabil)
2. Dioda cahaya (Light Emitting Dioda/LED), jika
diberi tegangan maju akan menimbulkan cahaya
pada sambungan pn-nya
3. Dioda foto, dioda yang tahanannya berubah-
ubah tergantung pada kuat cahaya yang
diterimanya (dioda diberi tegangan balik)
4. Transistor (junction transistor), tipe NPN dan
PNP

21. soal
1. Semikonduktor adalah bahan yang mempunyai
...
a. daya hambat yang nilainya lebih besar dari
bahan isolator
b. daya hantar yang besarnya antara harga daya
hantar konduktor dan daya hantar isolator.
c. Tegangannya lebih kecil dari isolator
d. Tegangannya sama dengan konduktor
Jawaban: B

22. Jawaban: D
2. Pada bahan semikoduktor memiliki celah
energi sebesar...
a. 6 ev b. > 6 ev
c. < 0,2 ev d. 0,6 ev
3. Berikut yang bukan merupakan bahan
semikonduktor adalah...
a. Silikon b. Aurum
c. Germanium d. Galium
Jawaban: B

23. Jawaban: B
4. Pengotoran (doping) pada bahan
semikonduktor intrinsik dimaksudkan untuk...
a. menurunkan daya hantar listriknya
b. menurunkan resistivitasnya
c. memperbesar celah energinya
d. meperbesar hambat jenisnya

24. Jawaban: A
5. pernyataan-pernyataan berikut ini berkaitan dengan
semikonduuktor germanium yang telah dikotori atom
boron
1) atom boron merupakan atom akseptor pada
semikonduktor germanium
2) pembawa mayoritas muatan semikonduktor ini adalah
lubang
3) semikonduktor germanium menjadi semikonduktor
tipe-n
4) secara keseluruhan semikonduktor tidak netral
pernyataan-pernyataan diatas yang benar adalah...
a. (1) dan (2) c. (1), (2), dan (3)
b. (1) dan (4) d. (2), (3), dan (4)

25. Jawaban: C
6. Ketika sebuah semikonduktor intrinsik dipanaskan,
hambatannya...
a. mula-mula bertambah kemudian berkurang
b. mula-mula berkurang kemudian bertambah
c. berkurang
d. tetap sama
7. Dalam suatu semikonduktor, penghantaran arus
dilakukan...
a. hanya oleh lubang-lubang
b. hanya oleh elektron-elektron bebas
c. hanya oleh proton-proton
d. oleh lubang dan elektron bebas
Jawaban: D

26. Jawaban: C
8. suatu semikonduktor jenis-n adalah
a. bermuatan positif
b. netral secara listrik
c. bermuatan negatif
d. bermuatan negatif atau positif bergantung pada
atom pengotornya
9. Dengan memberikan panjar (tegangan) maju pada suatu
sambungan p-n, lebar lapisan pengosongan...
a. tetap sama
b. Berkurang
c. bertambah kemudian berkurang
d. bertambah
Jawaban: B

27. Jawaban: C
10. Pada rangkaian listrik di bawah (lihat
gambar), lampu L1 dan L2 menyala. Jika kutub
baterai dibalik, maka kedua lampu tidak
menyala. Benda p adalah...
a. Kapasitor c. Dioda np
b. dioda pn d. induktansi