Perbedaan Utama – Semikonduktor tipe – p vs
p dan tipe- n sangat penting untuk konstruksi elektronik modern. Mereka sangat berguna karena kemampuan konduksi mereka dapat dengan mudah dikontrol. Dioda dan transistor, yang merupakan pusat dari semua jenis elektronik modern, membutuhkan semikonduktor tipe- p dan tipe- n untuk konstruksinya. Perbedaan yang menonjol antara semikonduktor tipe- p dan tipe- n adalah semikonduktor tipe- p dibuat dengan menambahkan pengotor unsur-unsur Golongan III ke semikonduktor intrinsik sedangkan, dalam semikonduktor tipe – n , pengotornya adalah unsur-unsur Golongan IV .
Yang perlu anda ketahui tentang Semikonduktor
Semikonduktor adalah bahan yang memiliki konduktivitas antara konduktor dan isolator . Dalam teori pita padatan , tingkat energy direpresentasikan dalam bentuk pita. Berdasarkan teori ini, agar suatu bahan dapat menghantarkan, elektron dari pita valensi harus dapat naik ke pita konduksi (perhatikan bahwa “naik” di sini tidak berarti elektron secara fisik bergerak ke atas, melainkan elektron yang memperoleh sejumlah energy yang terkait dengan energy pita konduksi). Menurut teori, logam (yang merupakan konduktor) memiliki struktur pita di mana pita valensi tumpang tindih dengan pita konduksi. Akibatnya, logam dapat dengan mudah menghantarkan listrik. Pada isolator, celah pita antara pita valensi dan pita konduksi cukup besar sehingga sangat sulit bagi elektron untuk masuk ke pita konduksi. Sebaliknya, semikonduktor memiliki celah kecil antara pita valensi dan konduksi. Dengan meningkatkan suhu, sebagai contoh, dimungkinkan untuk memberi elektron energy yang cukup yang memungkinkan mereka bergerak dari pita valensi ke pita konduksi. Kemudian, elektron dapat bergerak di pita konduksi dan semikonduktor dapat menghantarkan listrik.
Bagaimana logam (konduktor), semikonduktor dan isolator dilihat di bawah teori pita padatan.
Semikonduktor intrinsik adalah unsur-unsur dengan empat elektron valensi per atom, yaitu unsur-unsur yang terdapat pada “Grup-IV” tabel periodik seperti silikon (Si) dan germanium (Ge). Karena setiap atom memiliki empat elektron valensi, masing-masing elektron valensi ini dapat membentuk ikatan kovalen dengan salah satu elektron valensi dalam atom tetangga. Dengan cara ini, semua elektron valensi akan terlibat dalam ikatan kovalen. Sebenarnya, ini tidak terjadi: tergantung pada suhu, sejumlah elektron dapat “memecah” ikatan kovalennya dan mengambil bagian dalam konduksi. Namun, sangat mungkin untuk meningkatkan kemampuan konduktor semikonduktor dengan menambahkan sejumlah kecil pengotor ke semikonduktor, dalam proses yang disebut doping . Pengotor yang ditambahkan ke semikonduktor intrinsik disebut dopan . Semikonduktor yang didoping disebut sebagai semikonduktor ekstrinsik .
Yang perlu anda ketahui tentang Semikonduktor tipe – n
– n dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil unsur Golongan-V seperti fosfor (P) atau arsenik (As) ke dalam semikonduktor intrinsik. Unsur golongan-V memiliki lima elektron valensi per atom. Maka dari itu, ketika atom tesis membuat ikatan dengan atom Golongan IV, karena struktur atom bahan, hanya empat dari lima elektron valensi yang dapat terlibat dalam ikatan kovalen. Ini berarti bahwa per setiap atom dopan ada elektron “bebas” ekstra yang kemudian dapat masuk ke pita konduksi dan mulai menghantarkan listrik. Maka dari itu, atom dopan dalam semikonduktor tipe- n disebut donor karena atom tersebut “menyumbangkan” elektron ke pita konduksi. Dalam teori pita, kita dapat membayangkan elektron bebas dari donor memiliki tingkat energy yang mendekati energy pita konduksi. Karena celah energynya kecil, elektron dapat dengan mudah melompat ke pita konduksi dan mulai menghantarkan arus.
Yang perlu anda ketahui tentang Semikonduktor tipe – p
– p dibuat dengan mendoping semikonduktor intrinsik dengan unsur-unsur Golongan III seperti boron (B) atau aluminium (Al). Dalam unsur-unsur ini, hanya ada tiga elektron valensi per atom. Ketika atom-atom ini ditambahkan ke semikonduktor intrinsik, masing-masing dari tiga elektron dapat membentuk ikatan kovalen dengan elektron valensi dari tiga atom sekitarnya dari semikonduktor intrinsik. Namun, karena struktur kristal, atom dopan dapat membuat ikatan kovalen lain jika memiliki satu elektron lagi. Dengan kata lain, sekarang ada “kekosongan” untuk sebuah elektron, dan seringkali “kekosongan” seperti itu disebut lubang . Atom dopan sekarang dapat mengambil elektron dari salah satu atom sekitarnya dan menggunakannya untuk membentuk ikatan. Dalam semikonduktor tipe- p , atom dopan disebut akseptor karena mereka mengambil elektron untuk dirinya sendiri.
Sekarang, atom yang elektronnya dicuri darinya dibiarkan berlubang juga. Atom ini sekarang dapat mencuri elektron dari salah satu tetangganya, yang, pada gilirannya, dapat mencuri elektron dari salah satu tetangganya … dan seterusnya. Dengan cara ini, kita benar-benar dapat membayangkan bahwa “lubang bermuatan positif” dapat melakukan perjalanan melalui pita valensi suatu material, dengan cara yang sama seperti elektron dapat melakukan perjalanan melalui pita konduksi. “Pergerakan lubang” di pita konduksi dapat dilihat sebagai arus. Perhatikan bahwa gerakan hole pada pita valensi berlawanan arah dengan gerakan elektron pada pita konduksi untuk beda potensial tertentu. Dalam semikonduktor tipe- p , lubang dikatakan sebagai mayoritas pembawa sedangkan elektron pada pita konduksi adalah pembawa minoritas .
Dalam hal teori pita, energy elektron yang diterima (“tingkat akseptor”) terletak sedikit lebih tinggi di atas energy pita valensi. Elektron dari pita valensi dapat dengan mudah mencapai tingkat ini, meninggalkan lubang di pita valensi. Diagram di bawah mengilustrasikan pita energy dalam semikonduktor intrinsik, tipe- n dan tipe- p .
Pita energy dalam semikonduktor intrinsik, tipe- n dan tipe- p .
Perbedaan Antara Semikonduktor tipe – p dan tipe- n
Dopan
Dalam tipe- p semikonduktor , dopannya adalah unsur Golongan III.
Dalam semikonduktor tipe – n , dopan adalah unsur Golongan IV.
Perilaku Dopan:
Dalam tipe- p semikonduktor , atom dopan adalah akseptor : mereka mengambil elektron dan membuat lubang di pita valensi.
Dalam semikonduktor tipe – n , atom dopan bertindak sebagai donor : mereka menyumbangkan elektron yang dapat dengan mudah mencapai pita konduksi.
Operator Mayoritas
Dalam tipe- p semikonduktor , pembawa mayoritas adalah lubang yang bergerak di pita valensi.
Dalam semikonduktor tipe – n , pembawa mayoritas adalah elektron yang bergerak di pita konduksi.
Gerakan Pembawa Mayoritas
Dalam semikonduktor tipe – p , pembawa mayoritas bergerak ke arah arus konvensional (dari potensial yang lebih tinggi ke yang lebih rendah).
Dalam semikonduktor tipe – n , pembawa mayoritas bergerak melawan arah arus konvensional.
Gambar Courtesy:
“Perbandingan struktur pita elektronik logam, semikonduktor dan isolator.” oleh Pieter Kuiper (buatan sendiri) [Domain Publik], melalui Wikimedia Commons
