Bahan Semi Konduktor Ekstrinsik

Pada   semi   onduktor   ekstrinsik   konduksi   dapat   dilakukan   setelah   adanya penyuntikan bahan penambah atau pengotoran dari luar (ekstraneous inqurities). Proses penyuntikan   bahan   tambahan   terhadap   semi   konduktor   murni   disebut   doping.

Penambahan bahan tersebut kepada semi konduktor murni akan meningkatkan konduktivitas  semi  konduktor.  Suatu  kristal  silikon  yang  didoping  dengan  elemen kolom 5 pada susunan berkala seperti P, As atau Sb. Pada gambar  menjelaskan kristal Si yang didoping dengan P.

Pada gambar  tersebut 4 dari 5 elektron pada orbit terluar dari atom pospor mengikat 4 silikon sekelilingnya. Elektron ke 5 dari atom P  tidak  mempunyai  atom  semula  dan  dapat  diasumsikan  berputar  mengelilingi  ion pospor positif seperti halnya elektreon 1s mengelilingi inti hidrogen. Namun demikian mempunyai sebuah perbedaan penting yaiotu elektro dari atom pospor bergerak pada medan listrik dari kristal silikon dan bukan pada ruang bebas seperti halnya pada atom H. Hal ini akan membawa  akibat  konstanta  dielektrik  dari kristal  pada perhitungan orbitan dan radius orbit elektron menjadi sangat besar kira-kira 80 A0 dibandingkan 0,5 A0 dari orbit hidrogen.


perhatikan gambar silikon yang didoping dengan pospor :



Hal  ini  dapat  diartikan  bahwa  elektron  ke-5  tersebut  bebas  dan  tingkat  energinya bedekatan  terhadap  pita  konduksi.  Eksistensi  elektron  ke-5  ke dalam  pita  konduksi lebih cepat terlaksana daripada eksistensi dari pita valensi kristal Si. Atom p dinamakan mendonorkan elektronnya pada semi konduktor. Tingkat energi dari elektron ke-5 dinamakan tingkat donor.

 Semi konduktor yan g didonorkan dari elemen-elemen pada kolom 4 (mendonorkan  muatan negatif) disebut semi konduktor tipe-n. Energi yang diperlukan untuk mengeluarkan  elektron ke-5 masuk ke dalam pita konduksi disebut energi ionisasi.

Dibandingkan dengan celah energi, besarnya energi ionisasi dari atom pengotor sangat kecil.  Pada  suhu  kamar,  elektron-elektron  tingkat donor sudah dikeluarkan  dari pita valensi masuk ke dalam pita konduksi.  Kumpulan  elektron ini jauh lebih besar dari kumpulan  elektron  yang dikeluarkan  dari pita valensi  pada proses  intrinsik.  

Sesuai dengan  hukum  gerakan  massa,  hasil  dari  banyaknya   elektron-elektron   pada  pita konduksi dan banyaknya lubang pada pita valensi harus konstan. Kondisi ini secara drastis  akan  mengurangi  b anyaknya  lubang  pada  semi  konduktor  tipe-n.  Elektron- elektron  pada  pita  konduksi  menjadi  pembawa  muatan  mayoritas  (majority  charge carries).
Proses  doping  kristal  Si dengan  elemen  kolom  3 antara  lain : Ga, Al, dan In

Penjelasan :

Aluminium mempunyai 3 elektro pada orbit terluarnya, sedangkan untuk menyisipkan Si  pada  akristal  ini  Al  memerlukan   elektron   ekstra  untuk  melengkapkan   ikatan sekelilingnya  menjadi  tetra  hedral  (mengikat  4  atom  Si).  Elektron  ekstra  ini  dapat diperoleh dari atom Si yang terdekat sehingga menimbulkan lubang pada Si. Atom Al dengan  elektron  ekstra  menjadi  sebuah  muatan  negatif  dan  lubang  dengan  sebuah muatan posisitf dapat dianggap berputar mengelilingi atom Al.



Pada suhu 0O, lubang tetap terikat pada atom pengotor. Kalau suhu dinaikkan, lubang akan terlepas dari atom pengotor dan menjadi konduksi. Energi ionisasi untuk sebuah ikatan  lubang  bebas  dari  pengotornya  kira-kira  sama  dengan  energi  ionisasi  dari elektron-elektron donor pada kristal yang sama. Tingkat ikatan lubang disebut tingkat akseptor (aluminium menerima sebuah elektron) dan selalu di atas pita valensi.

Kumpulan lubang diusahakan dengan eksitasi termal pada Si yang didoping jauh lebih besar  daripada  yang  diusahakan  dengan  eksitasi  dari  elektron  pada  pita  konduksi. Menurut   hukum   gerakan   massa   disini   lubang-lubang   positif   sebagai   pembawa mayoritas   muatan.   Dengan   demikian   s emi   kondukstor   ekstrinsik   disebut   semi konduktor  tipe-p.  Pada  semi  konduktor  ekstrinsik,  banyaknya  elektron  pada  pita konduksi dan banyaknya lubang pada pita valensi tidak sama apakah elektron atau yang lubangnya  lebih dominan tergantung  dari tipe proses ekstrinsiknya

Macam macam semikonduktor Ekstrinsik :

Barium Titinate (Ba Ti) 
Bismut Telurida (Bi 2 Te3) 
Cadmium sulfida (Cd S) 
Gallium arsenida  (Ga As)

Germanium (Ge)
Indium antimonida (In Sb)
Indium arsenida (In As)
 Silikon (Si)
Silikon Carbida (Si Cb)
 Seng Sulfida (Zn S) 
Germanium Silikon (Ge Si)
 Selenium (Se)
Aluminium Stibium (Al Sb)
 Gallium pospor (Ga P) 
Indium pospor (In P) 
Tembaga Oksida
Plumbun Sulfur (Pb S) 
Plumbun Selenium (Pb Se)
 Indium Stibium (In Sb)


Bahan Semi Konduktor Ekstrinsik Rating: 4.5 Diposkan Oleh: budis

No comments:

Berlangganan Via Email