Apa itu Fisika Semikonduktor?

Apa itu Fisika Semikonduktor?

Definisi Fisika Semikonduktor

Fisika semikonduktor didefinisikan sebagai studi tentang bahan dengan konduktivitas listrik antara konduktor dan isolator, terutama melibatkan elemen seperti silikon dan germanium.

Sifat-sifat Semikonduktor

Semikonduktor memiliki resistivitas sedang dan koefisien suhu negatif, yang berarti resistansinya menurun seiring kenaikan suhu.

Ikatan Kovalen

Elektron valensi dalam atom semikonduktor memainkan peran penting dalam ikatan antar atom dalam kristal semikonduktor. Ikatan antar atom terjadi karena setiap atom cenderung mengisi sel terluarnya dengan delapan elektron.

Setiap atom semikonduktor memiliki empat elektron valensi dan dapat berbagi empat elektron dari atom-atom tetangga untuk melengkapi delapan elektron di kulit terluarnya. Berbagi elektron ini menciptakan ikatan kovalen.

Setiap atom semikonduktor membentuk empat ikatan kovalen dengan empat atom tetangga di dalam kristal. Artinya, satu ikatan kovalen dibentuk dengan masing-masing dari empat atom semikonduktor tetangga. Gambar di bawah ini menunjukkan ikatan kovalen yang terbentuk dalam kristal germanium.

Dalam kristal germanium, setiap atom memiliki delapan elektron di orbit terakhirnya. Namun, pada atom germanium tunggal yang terisolasi, terdapat 32 elektron. Orbit pertama terdiri dari 2 elektron. Orbit kedua terdiri dari 8 elektron. Orbit ketiga terdiri dari 18 elektron, dan 4 elektron tersisa ada di orbit keempat atau terluar.

Namun, dalam kristal germanium, setiap atom berbagi 4 elektron valensi dari empat atom tetangga untuk mengisi orbit terluarnya dengan delapan elektron. Dengan cara ini, setiap atom dalam kristal akan memiliki delapan elektron di orbit terluarnya.

Pembentukan ikatan kovalen mengasosiasikan setiap elektron valensi dengan atom, sehingga tidak ada elektron bebas dalam kristal semikonduktor ideal. Atom-atom disusun secara teratur karena ikatan-ikatan ini, menciptakan struktur kristal semikonduktor.

Teori Band Energi

Semikonduktor memiliki celah energi kecil antara band valensi dan band konduksi, memungkinkan elektron bergerak dan menghantarkan listrik ketika energi diterapkan.

Jenis-jenis Semikonduktor

• Semikonduktor Intrinsic

• Semikonduktor Extrinsic

• Semikonduktor Tipe N dan P