SEMIKONDUKTOR TIPE-N

Nama : Uswatul Haniyah

Nim    : 14649948

                                    SEMIKONDUKTOR TIPE-N

Bahan semikonduktor adalah bahan yang bersifat setengah konduktor karena celah energi yang dibentuk oleh struktur bahan ini lebih kecil dari celah energi bahan isolator tetapi lebih besar dari celah energi bahan konduktor, sehingga memungkinkan elektron berpindah dari satu atom penyusun ke atom penyusun lain dengan perlakuan tertentu terhadap bahan tersebut (pemberian tegangan, perubahan suhu dan sebagainya). Oleh karena itu semikonduktor bisa bersifat setengah menghantar. Berdasarkan mekanisme terbentuknya gejala semikonduktivitas, semikonduktor ialah (Yelfianhar, hal.01).

1.      Semikonduktor Intrinsik Terbentuk dari semikonduktor murni yang memiliki ikatan kovalen sempurna seperti Si, Ge, C dan sebagainya.

2.      Semikonduktor Ekstrinsik Terbentuk dari semikonduktor murni yang dikotori oleh atom dopping sebagai penghasil elektron konduksi atau hole. Terdiri atas dua tipe: Tipe – N ( Silikon + Phospor atau Arsenic) dan Tipe – P (Silikon + Boron, Galium atau Indium).

Bahan silikon diberi doping phosphorus atau arsenic yang pentavalen yaitu bahan kristal dengan inti atom memiliki 5 elektron valensi. Dengan doping, Silikon yang tidak lagi murni ini (impurity semiconductor) akan memiliki kelebihan elektron. Kelebihan elektron membentuk semikonduktor tipe-n. Semikonduktor tipe-n disebut juga donor yang siap melepaskan elektron ( yelfianhar, hal.02):

Ketika sejumlah kecil impurutas pentavalen ditambahkan pada semikonduktor murni akan dihasilkan semikonduktor tipe n. Penambahan impuritas pentavalen menyediakan sejumlah besar elektron bebas dalam kristal semikonduktor. Contoh khas impuritas pentavalen adalah arsen dan antimon. Impuritas yang menghasilkan semikonduktor tipe n dikenal sebagai impuritas donor karena ia memberikan atau menyediakan elektron bebas kepada kristal semikonduktor.

Untuk menerangkan formasi dari semikonduktor tipe n, pikirkan suatu semikonduktro murni. Kita tahu bahwa atom-atom semikonduktor murni memiliki 4 elektron valensi. Ketika sejumlah kecil impuritas pentavalen seperti arsen ditambahkan ke kristal semikonduktor murni, maka sejumlah besar elektron bebas menjadi tersedia di dalam kristal itu. Alasannya sederhana. Arsen adalah pentavalen yang atom-atomnya memiliki 5 elektron valensi. Sebuah atom arsen yang menetap di dalam kristal germanium dengan 4 elektron valensi membentuk ikatan kovalen dengan 4 atom germanium. Elektron valensi ke lima dari atom arsen tidak memiliki tempat dalam ikatan kovalen sehingga menjadi elektron bebas. Oleh karena itu, untuk tiap atom arsen yang ditambahkan, maka satu elektron bebas akan tersedia di dalam kristal germanium. Sehingga setiap atom arsen menyediakan satu elektron bebas, namun demikian sejumlah kecil impuritas arsen menyediakan atom-atom yang cukup untuk memberikan jutaan elektron bebas (masamori, 1982)

Gambar dibawah ini menunjukkan deskripsi pita nergi untuk semikonduktor pada  tipe n. Penambahan impuritas pentavalen telah menghasilkan sejumlah elektron pita konduksi, yakni elektron bebas. Empat elektron valensi dari atom pentavalen membentuk ikatan kovelan dengan empat atom germanium tetangganya. Elektron ke lima dari elektron valensi meninggalkan atom pentavalen dan tidak dapat diwadahi dalam pita velensi sehingga berpindah menuju pita konduksi. Hal-hal berikut ini perlu diperhatikan dengan baik (masamori, 1982):

a. Banyak elektron bebas baru yang dihasilkan oleh penambahan impuritas pentavalen.

b. Energi termal pada suhu ruang masih menghasilkan beberapa pasang lubang-elektron. Tetapi sejumlah elektron bebas disediakan oleh impuritas pentavalen jauh melebihi jumlah lubang. Terkait dengan kelebihan elektron terhadap lubang inilah maka semikonduktor seperti itu dinamakan tipe n ( n berarti negatif).

            Konduktivitas Tipe n, konduksi arus dalam semikonduktor tipe n terutama disebabkan eleh elektron bebas yang bermuatan negatif dan disebut konduktivitas tipe elektron atau tipe n. untuk memahami konduktivitas tipe n, perhatikanlah gambar berikut (masamori, 1982):

Ketika beda potensial dikenakan menyilang pada semikonduktor tipe n, maka elektron- elektron bebas (disumbangkan oleh impuritas) dalam kristal itu akan diarahkan menuju terminal positif dan menjadi arus listrik. Ketika arus mengalir melalui kristal itu adalah elektron bebas yang membawa muatan negatif, oleh sebab itu jenis konduktivitas ini disebut konduktivitas negatif atau tipe n. Dalam hal ini dapat dipikirkan bahwa konduksi itu serupa dengan logam pada umumnya seperti tembaga (reka, 1980):

            Pada bahan tipe n memiliki bagian pasangan elektron-lubang (dihasilkan karena rusaknya ikatan pada suhu kamar) tetapi selain itu memiliki sejumlah besar elektron bebas berkenaan dengan efek impuritas. Impuritas ini menyebabkan elektron bebas tidak terkait dengan lubang. Akibatnya, bahan tipe n mempunyai sejumlah besar elektron bebas dan sejumlah kecil lubang. Elektron bebas dalam hal ini dipikirkan sebagai pembawa mayoritas -karena bagian besar arus dalam bahan tipe n adalah akibat aliran elektron bebas- dan lubang merupakan pembawa minoritas (reka, 1980):