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)
No comments:
Post a Comment