Semikonduktor adalah bahan yang memiliki sifat penghantar listrik setengah. Prinsip kerjanya cukup sederhana, di mana material semikonduktor akan mengubah tegangan listrik menjadi arus dengan mencapai suhu tertentu.
Untuk mencapai kinerja yang optimal, komponen semikonduktor membutuhkan komponen pendukung seperti dioda, transistor, dan IC (Integrated Circuit).
Untuk informasi lebih rinci mengenai hal-hal penting tentang semikonduktor, mari kita simak ulasan di bawah ini.
Fungsi Semikonduktor
Apabila semikonduktor didoping dengan bahan khusus, akan menghasilkan kelebihan elektron dan lubang. Untuk memahami fungsi sebenarnya dari semikonduktor, berikut beberapa hal penting yang perlu diketahui:
- Komponen semikonduktor Switching (Saklar) berfungsi untuk mengaktifkan dan mematikan arus listrik. Kecepatan komponen ini tergantung pada daya elektronik yang digunakan.
- Fungsi Converting melibatkan perubahan sumber listrik dari AC ke DC, DC ke AC, AC ke AC, dan DC ke DC.
- Fungsi controller digunakan untuk mengatur tegangan, arus, daya listrik, dan lain-lain.
Ketiga fungsi ini sangat penting agar listrik dapat menyala dan berfungsi secara optimal. Dengan demikian, tidak perlu mencari komponen lain untuk melengkapi sistem listrik selama kebutuhan tersebut dapat dipenuhi.
Tipe-Tipe Semikonduktor
Setelah mengetahui fungsi-fungsi di atas, selanjutnya kita akan mempelajari seputar jenis-jenis semikonduktor. Berikut adalah contoh jenis komponen semikonduktor yang paling umum digunakan.
1. Semikonduktor Tipe P
Semikonduktor tipe P adalah jenis semikonduktor yang memiliki kelebihan muatan positif dan kekurangan muatan negatif (elektron). Dalam semikonduktor tipe P, muatan positif menjadi mayoritas, sementara muatan negatif menjadi minoritas.
Proses pembentukan semikonduktor tipe P melibatkan doping bahan silikon dengan menggunakan bahan indium. Doping ini bertujuan untuk menghasilkan semikonduktor dengan tipe P.
Melalui proses ini, kelebihan muatan positif dihasilkan dan berperan penting dalam karakteristik dan perilaku semikonduktor tipe P. Dengan pemahaman akan prinsip kerjanya, semikonduktor tipe P memainkan peran vital dalam pengembangan teknologi modern.
2. Semikonduktor Tipe N
Semikonduktor jenis N adalah jenis semikonduktor yang memiliki kelebihan muatan negatif (elektron). Pada semikonduktor tipe N, muatan elektron menjadi mayoritas, sementara muatan positif menjadi minoritas. Proses pembentukan semikonduktor tipe N melibatkan proses doping pada bahan silikon dengan menggunakan bahan seperti arsenikum atau antimonium.
Doping ini dilakukan dengan memasukkan atom tambahan yang memiliki muatan negatif ke dalam bahan silikon, sehingga menghasilkan semikonduktor dengan tipe N. Melalui proses ini, tercipta kelebihan muatan negatif yang berperan penting dalam karakteristik dan fungsi semikonduktor tipe N. Dengan memahami cara kerjanya, semikonduktor tipe N memainkan peran yang signifikan dalam perkembangan teknologi modern.
3. Semikonduktor Intrinsik
Semikonduktor jenis intrinsik memiliki kemampuan untuk menggabungkan dua tipe semikonduktor. Cara kerjanya hanya dapat dilakukan dengan menggunakan komponen yang sangat khusus. Bahan yang umumnya digunakan dalam semikonduktor jenis ini adalah hole atau elektron.
Semikonduktor jenis intrinsik memiliki keunikan di mana jumlah hole dan elektron secara intrinsik seimbang, tanpa ada doping atau pengotoran yang disengaja. Hal ini membuatnya menjadi semikonduktor murni dengan karakteristik yang unik. Dalam pengembangan teknologi, semikonduktor jenis intrinsik dapat menjadi komponen yang penting dalam berbagai aplikasi elektronik.
4. Semikonduktor Ekstrinsik
Semikonduktor jenis ekstrinsik merupakan kebalikan dari semikonduktor intrinsik. Pada semikonduktor jenis ekstrinsik, dilakukan proses doping dengan menggunakan berbagai bahan pada semikonduktor tipe N. Doping ini bertujuan untuk meningkatkan karakteristik atau konsentrasi muatan listrik dalam bahan semikonduktor tersebut.
Melalui proses doping ini, komponen semikonduktor tidak lagi bersifat murni dan memiliki karakteristik yang berbeda. Pada semikonduktor tipe N yang telah didoping, terdapat kelebihan muatan negatif (elektron) dan kekurangan hole. Pemahaman tentang perbedaan ini sangat penting dalam pengembangan teknologi semikonduktor.
Beberapa Contoh Benda Semikonduktor
Terdapat beberapa contoh semikonduktor dalam kehidupan sehari-hari yang mudah ditemui. Komponen ini sangat membantu dalam mempermudah pekerjaan di berbagai bidang.
Berikut ini adalah daftar aplikasi umum semikonduktor pada perangkat sekitar kita.
1. Transistor
Transistor memiliki berbagai fungsi penting dalam elektronika, seperti penguatan sinyal, pengaturan stabilitas tegangan, modulasi sinyal, dan banyak lagi. Transistor digunakan untuk memperkuat sinyal listrik dalam berbagai perangkat elektronik.
2. Dioda
Dioda memiliki fungsi penting dalam mengalirkan arus listrik hanya ke satu arah. Dioda mencegah aliran arus listrik ke arah yang berlawanan atau membalik. Dengan kata lain, dioda berperan sebagai penyearah yang memungkinkan arus listrik mengalir hanya dalam satu arah, sementara menghambat aliran arus ke arah yang berlawanan.
Hal ini memungkinkan dioda digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti penyearah dalam rangkaian daya, sirkuit perlindungan, dan pengontrol arus dalam perangkat elektronik. Dengan fungsi khusus ini, dioda menjadi komponen yang sangat penting dalam pengembangan teknologi elektronika modern.
3. Alat Sel Surya
Komponen dalam sistem panel surya umumnya memiliki komponen pendukung yang terletak di sekitar junction dioda tipe P-N. Dengan adanya komponen ini, panel surya memiliki kemampuan untuk mengkonversi energi dari sinar matahari menjadi energi listrik yang dapat digunakan oleh berbagai perangkat elektronik.
Proses konversi ini terjadi ketika cahaya matahari jatuh pada panel surya dan menghasilkan arus listrik melalui efek fotovoltaik. Arus listrik yang dihasilkan kemudian dapat dialirkan ke perangkat elektronik atau sistem penyimpanan energi untuk digunakan pada berbagai keperluan.
Dengan konversi energi yang efisien dari sinar matahari menjadi energi listrik, panel surya memberikan solusi yang ramah lingkungan dan berkelanjutan untuk memenuhi kebutuhan energi sehari-hari.
4. Alat Mikroprosesor
Alat mikroprosesor menggunakan sirkuit terintegrasi yang terbuat dari semikonduktor. Bahan dasarnya terdiri dari transistor mini dan sirkuit lainnya.
Selain itu, ada juga berbagai bahan atau material semikonduktor lain yang digunakan, antara lain:
- Germanium
- Silikon
- Selenium
- Germanium silikon
- Tellurida timah
- Arsenida galium
- Barium titanat
- Telurida bismut
- Antimonida indium
- Arsenida indium
- Silikon karbida
- Antimonium aluminium
- Fosfor gallium
- Fosfor indium1g terikat dalam struktur kisi-kisi kristal. Elektron valensi dapat membentuk ikatan kovalen dengan atom-atom lain dalam kisi-kisi.
Cara kerja atom semikonduktor adalah ketika atom diberi energi panas, elektron valensi dapat terlepas dari ikatan kovalen. Hal ini menghasilkan konduktivitas, di mana panas atau arus listrik dapat terbentuk. Proses ini memungkinkan semikonduktor untuk digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik.
Cara Kerja Semikonduktor Secara Khusus
Cara kerja semikonduktor sebenarnya dapat dijelaskan secara sederhana dengan analogi wadah berisi air murni. Misalkan jika Anda memasukkan sepasang elektroda yang diberi arus searah (DC), air berfungsi sebagai isolator murni di mana tidak ada arus yang mengalir.
Pada komponen semikonduktor, terdapat kelebihan dan kekurangan yang perlu dipertimbangkan. Berikut ini ulasan lebih lanjut mengenai kelebihan dan kekurangan semikonduktor.
1. Kelebihan Semikonduktor
Perangkat semikonduktor memiliki keunggulan yaitu tidak membutuhkan filamen. Dengan adanya emisi elektron, daya tidak lagi diperlukan. Ketika sirkuit dinyalakan, perangkat semikonduktor dapat langsung beroperasi.
Komponen semikonduktor tidak memiliki komponen mekanis dan tidak menghasilkan suara atau berdengung.
Jika Anda ingin membeli perangkat semikonduktor, hal ini sangat cocok karena harganya terjangkau. Selain itu, perangkat semikonduktor tahan terhadap guncangan dan memiliki masa pakai yang lama. Namun, pemilihan perangkat semikonduktor tetap harus disesuaikan dengan kebutuhan masing-masing pengguna.
2. Kekurangan Semikonduktor
Kekurangan komponen semikonduktor terletak pada tingginya noise dari gelombang suara yang dihasilkan.
Selain itu, daya yang dihasilkan oleh komponen semikonduktor cenderung tidak stabil, bahkan cenderung rendah. Hal yang tidak kalah penting untuk diperhatikan adalah respons dari semikonduktor yang masih dikategorikan belum cukup baik.
Setelah mengetahui cara kerja, kekurangan, dan kelebihan semikonduktor, Anda dapat mempertimbangkan penggunaannya. Jika sesuai dengan kebutuhan dasar, tidak ada masalah untuk menerapkan komponen ini. Namun, jika dirasa kurang tepat atau tidak memenuhi spesifikasi yang dibutuhkan, disarankan untuk mempertimbangkannya kembali sebelum menggunakannya.
Struktur Atom Semikonduktor
Semikonduktor merupakan komponen penting dalam kinerja sistem listrik. Untuk memahami struktur atom semikonduktor dalam rangkaian tersebut, perlu diketahui bahwa silikon adalah salah satu jenis semikonduktor yang memiliki 14 elektron mengelilingi inti atomnya. Jumlah proton inti tetap sama meskipun jumlah elektron dalam orbit berbeda. Elektron valensi pada silikon umumnya terdiri dari empat elektron.
Elektron-elektron ini saling terikat dalam struktur kisi-kisi semikonduktor. Elektron valensi juga dapat terikat dalam ikatan kovalen.
Cara kerja struktur atom semikonduktor terjadi ketika atom menerima energi panas, sehingga elektron valensi keluar dari ikatan kovalen. Hal ini menghasilkan konduksi dan akhirnya menghasilkan panas atau arus listrik.
Sifat Semikonduktor
Sifat-sifat semikonduktor perlu diketahui untuk mengenali karakteristik komponen ini yang berbeda satu sama lain:
- Memiliki koefisien temperatur negatif. Material yang digunakan untuk resistensi tidak menggunakan logam yang memiliki koefisien temperatur positif.
- Memiliki daya termolistrik yang tinggi. Hal ini dapat diamati melalui tanda positif/negatif yang terbentuk.
- Hubungan (junction) antara komponen semikonduktor tipe P dan tipe N memiliki pergerakan arus yang searah.
- Lebih peka terhadap cahaya dan mampu menghasilkan efek fotolistrik. Cahaya yang memancar dapat mempengaruhi resistansi komponen semikonduktor.
- Komponen semikonduktor bekerja secara optimal karena menggunakan bahan khusus seperti silikon, galium, dan sebagainya.
Dengan mengetahui sifat-sifat tersebut, kita dapat mengenali karakteristik komponen semikonduktor dengan lebih baik.
Kesimpulan
Pembahasan mengenai semikonduktor telah selesai, dan salah satu konsep dasarnya adalah pengertian tentang semikonduktor itu sendiri.
Semikonduktor adalah suatu bahan yang memiliki kemampuan untuk menghantarkan listrik. Yang terpenting, komponen semikonduktor juga digunakan dalam berbagai peralatan yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari.