Semikonduktor Tipe P

Nama: Hidayatullah Hana Putra

NIM  : 14640053

Semikonduktor Tipe p

Ketika sejumlah kecil impuritas trivalen ditambahkan pada semikonduktor murni, itu disebut semikonduktor tipe p. Penambahan impuritas trivalen menyediakan sejumlah besar lubang dalam semikonduktor itu. Contoh khas dari impuritas trivalen adalah gallium dan indium. Impuritas tersebut akan menghasilkan semikonduktor tipe p yang dikenal sebagai impuritas ekseptor karena lubang yang dihasilkan dapat enerima elektron (Millman, J., Halkias, C. C, 1979).

Untuk menjelaskan pembentukan semikonduktor tipe p, pikirkan suatu kristal germanium murni. Ketika sejumlah kecil impuritas trivalen seperti gallium ditambahkan pada kristal germanium, maka akan dijumpai sejumlah lubang di dalam kristal tersebut. Alasannya sederhana. Gallium merupakan trivalen yang atomnya memiliki tiga elektron valensi. Setiap atom gallium menetap di dalam kristal germanium hanya memiliki tiga elektron dalam ikatan kovalen yang dapat dibentuk. Karena tiga elektron valensi atom gallium hanya dapat membentuk tiga ikatan kovalen dengan atom germanium. Dalam ikatan kovalen ke empat hanya atom germanium yang menyumbangkan satu elektron valensi sedangkan etom gallium tidak memiliki elektron valensi untuk menyumbangkan seperti tiga elektron valensi yang telah diajak kerja sama dalam ikatan kovalen dengan atomatom germanium tetangganya. Dengan kata lain ikatan ke empat tidak lengkap karena kekurangan satu elektron. Kehilangan elektron ini dinamakan lubang (hole). Oleh karena itu, untuk setiap atom gallium yang ditambahkan, satu lubang akan tercipta. Sejumlah kecil gallium akan menyediakan jutaan lubang (Millman, J., Halkias, C. C, 1979).

Penjelasan semikonduktor tipe p berdasarkan konsep pita energi adalah sebagai berikut. Penambahan impuritas trivalen telah menghasilkan sejumlah lubang. Tetapi ada sedikit elektron dalam pita konduksi yang terkait dengan energi termal dalam suhu kamar. Tetapi lubang-lubang tersebut jauh lebih besar dari elektron dalam pita konduksi. Berkaitan dengan kelebihan lubang terhadap elektron bebas maka bahan itu disebut semikonduktor tipe p (p berarti positif) (Millman, J., Halkias, C. C, 1979).

 

Konduktivitas tipe p. Konduksi arus pada semikonduktor tipe p terutama karena lubang yang bermuatan positif sehingga disebut sebagai konduktivitas tipe lubang atau tipe p. Untuk memahami konduktivitas tipe p, maka perhatikanlah gambar berikut. Ketika beda potensial dikenakan pada semikonduktor tipe p (lubang yang disumbangkan impuritas) akan bergeser dari ikatan kovalen yang satu ke yang lain. Karena lubang bermuatan positif, maka ia akan diarahkan menuju terminal negatif dan akan menimbulkan seperti yang telah dikenal sebagai arus lubang. Perlu dicacat pada konduktivitas tipe p bahwa elektron-elektron valensi bergerak dari satu ikatan kovalen ke yang lain tidak seperti pada tipe n di mana konduksi arus disebabkan oleh elektron bebas (Millman, J., Halkias, C. C, 1979).

Semikonduktor ini diperoleh dari semikonduktor intrinsik yang
dikotori dengan atom asing yang bervalensi 3, misalnya Al, atau Ga. Karena perbandingan atom pengotor dengan atom asli sangat kecil, maka setiap atom pengotor hanya bervalensi 3 maka hanya menyediakan 3 elektron dalam ikatan kovalen, sehingga ada kekurangan (kekosongan = lubang = hole). Dengan demikian pengotoran ini menyebabkan meningkatnya jumlah hole atau dengan kata lain hole sebagai pembawa muatan mayoritas. Sedang pembawa muatan moniritasnya adalah elektron bebas yang terbentuk adalah elektron bebas yang terbentuk akibat suhu. Karena pembawa muatan mayoritasnya hole, sedang hole bermuatan positif maka semikonduktor yang terbentuk disebut semikonduktor tipe P. dalam hal ini P kependekan dari kata positif, yakni jenis muatan mayoritasnya. Jadi bukan berarti semikonduktor ini bermuatan positif, tetapi semikonduktor ini tetap netral, seperti halnya semikonduktor tipe N. karena atom pengotor menyediakan kekurangan, maka disebut aseptor (atom aseptor). Hole mudah diisi oleh elektron dan elektron yang mengisi meninggalkan hole baru dan seterusnya sehingga ada gerakan hole. Setelah hole diisi oleh elektron, aseptor akan menjadi ion negatif  (Yohanes, H. C, 1979).

Jika konsentrasi elektron bebas pada semikonduktor tope P ini disebut np, konsentrasi holenya pp dan konsentrasi aseptornya NA maka analog pada semikonduktor tipe N berlaku persamaan-persamaan :

Muatan pada Semikonduktor tipe p dan tipe n Seperti yang telah dibahas, dalam semikonduktor tipe n, konduksi arus terkait dengan kelebihan elektron, sedangkan dalam semikonduktor tipe p konduksi itu terkait dengan lubang. Pembaca berfikir bahwa bahan tipe n mempunyai muatan bersih negatif dan pada tipe p muatan bersihnya positif. Tetapi kesimpulan tersebut salah. Benar bahwa pada semikonduktor tipe n mempunyai kelebihan elektron, tetapi kelebihan elektron ini diberikan oleh atom-atom impuritas donor yang setiap atomnya secara elektrik netral. Ketika atom impuritas ditambahkan, istilah ‘kelebihan elektron’ mengacu pada kelebihan berkenaan dengan jumlah elektron yang diperlukan untuk memenuhi ikatan kovalen dalam kristal semikonduktor. Kelebihan elektron itu merupakan elektron bebas dan menaikkan konduktivitas semikonduktor tersebut. Keadaan yang berkenaan dengan semikonduktor tipe p adalah sama. Dapat disimpulkan bahwa semikonduktor tipe n sama bagusnya dengan semikonduktor tipe p yang secara elektrik netral (Theraja, B.L, 1982).

Millman, J., Halkias, C. C. 1979. Integrated Electronics. Tokyo: Mc Graw Kogakusha.

Theraja, B.L. 1982. Basic Electronics. New Delhi: S. Chand & Company.

Yohanes, H. C. 1979. Dasar-Dasar Elektronika. Jakarta: Ghalia Indonesia.