Komponen Elektronika Semikonduktor

Semikonduktor adalah elemen dasar komponen aktif dalam elektronika. Semikonduktor disebut juga sebagai bahan setengah penghantar listrik atau bukan konduktor murni. Kemampuan menghantar listrik semikonduktor berada diantara konduktor dan isolator. Bahan semikonduktor memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap perkembangan teknologi elektronika. Semikonduktor dapat menghantarkan listrik jika diberikan arus listrik tertentu. Bahan-bahan yang sering digunakan untuk bahan dasar komponen elektronika diantaranya Silicon, Selenium, Germanium dan Metal Oxides. Untuk memproses bahan-bahan tersebut menjadi komponen elektronika, maka perlu dilakukan proses "Doping". Doping yaitu proses untuk menambahkan ketidakmurnian (Impurity) pada semikonduktor intrinsik sehingga dapat merubah sifat atau karakteristik kelistrikannya. Beberapa bahan yang digunakan untuk menambahkan ketidakmurnian semikonduktor antara lain adalah Arsenic, Indium dan Antimony. Bahan-bahan tersebut sering disebut dengan “Dopant”, sedangkan Semikonduktor yang telah melalui proses “Doping” disebut dengan Semikonduktor Ekstrinsik.

 

Sifat - Sifat Semikonduktor 

 

Beberapa sifat yang dimiliki semikonduktor antara lain :

 

1. Semikonduktor murni mempunyai koefisien temperatur yang negatif  dengan resistansi tidak seperti logam yang memiliki resistansi dengan koefisien temperatur positif.

 

2. Semikonduktor memberikan daya termolistrik yang tinggi dengan tanda yang positif atau negatif relatif logam bersangkutan.

 

3. Hubungan (juction) antara semikonduktor jenis p dan semikonduktor jenis n menunjukkan sifat-sifat penyearahan.

 

4. Semikonduktor bersifat peka cahaya, membangkitkan baik tegangan foto maupun perubahan resistansi akibat penyinaran cahaya. 

 

Tipe Semikonduktor

 

Semikonduktor terbagi menjadi 2 yaitu semikonduktor intrinsik dan semikonduktor ektrinsik. Dimana semikonduktor ektrinsik terbagi lagi menjadi 2 yaitu semikonduktor tipe-n dan semikonduktor tipe-p.  Semikonduktor tipe-n dan semikonduktor tipe-p tersebut merupakan semikonduktor yang telah melalui proses doping yang siap menjadi komponen elektronika. 

 

A. Semikonduktor Intrinsik

 

Semikonduktor Instrinsik adalah semikonduktor murni, karena belum diberi pengotoran sehingga jumlah hole dan elektron bebasnya sama. Contohnya Germanium (Ge) dan Silikon (Si).

 

B. Semikonduktor Ektrinsik

 

Semikonduktor Ektrinsik adalah semikonduktor yang sudah dikotori, yaitu mengalami penyisipan atom-atom lain. Semikonduktor ini terbagi menjadi 2 yaitu tipe-n dan tipe-p.

 

1. Semikonduktor Tipe - N

 

Semikonduktor Tipe - N diberikan doping (pengotoran) oleh atom yang memiliki elektron valensi 5 seperti Arsenic dan Antimony yang akan menjadikan semikonduktor tersebut sebagai semikonduktor tipe negatif. Semikonduktor tipe ini jenis pembawa muatannya terdiri dari elektron. Elektron sendiri bermuatan Negatif sehingga disebut dengan Tipe Negatif atau N-type. Pada Semikonduktor Tipe - N, Elektron sebagai Majority Carrier dan Hole sebagai Minority Carrier. 

 

2. Semikonduktor Tipe - P

 

Semikonduktor Tipe - P adalah semikonduktor murni yang diberikan doping (pengotoran) atom yang memiliki elektron valensi 3 seperti Indium, Boron dan Gallium. Ketika pembawa muatannya adalah Hole, maka semikonduktor tersebut merupakan semikonduktor bermuatan positif. bersifat positif karena dikotori atom akseptor. Atom pengotor disebut sebagai atom akseptor dan pembawa muatan disebut hole.

 

Komponen Elektronika Semikonduktor

 

1. Dioda 

 

Dioda adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Jenis dioda antara lain Dioda Rectifier, Dioda zener, Dioda schottky, dan LED (Light emitting diode). 

 

 

2. Transistor

 

Komponen ini ditemukan pertama kali tahun 1947 oleh Bell Laboratory. Berterima kasihlah kepada tiga orang ilmuwan hebat yaitu William Shockley, John Bardeen and Walter Brattain. Transistor menggantikan tabung vakum yang memiliki ukuran besar dan rugi daya yang besar. Sehingga kita bisa memegang smartphone dengan satu tangan saja.

 

Transistor dapat berfungsi sebagai saklar maupun sebagai penguat. Transistor dikelompokkan menjadi dua yaitu BJT (Bipolar Junction Transistor) dan FET (Field Effect Transistor). Transistor BJT terdiri dari transistor PNP dan Transistor NPN. Transistor FET terdiri dari UJT, IGBT dan MOSFET.

 

Bipolar Junction Transistor

 

3. Integrated Circuit (IC)

 

IC atau sirkuit terpadu adalah komponen yang di dalamnya terdapat komponen dasar yang lebih kecil seperti Transistor dan Dioda. Komponen tersebut saling dirangkai membentuk sebuah sirkuit terpadu lalu dikemas dalam bentuk chip, sehingga kemasannya menjadi lebih kecil. Jenis IC beragam antara lain IC Op - Amp (Operational Amplifier), IC driver, IC logika, IC komparator dll.

 

 

4. Processor

 

Processor memiliki skala yang jauh lebih besar. Jika IC biasa hanya terdiri dari puluhan hingga ratusan transistor, maka processor bisa jutaan hingga miliaran transistor di dalamnya. Processor memanfaatkan transistor berukuran nano yang dirangkai menggunakan teknologi tinggi. Sebagai contoh, Processor Intel Core i9 yang memiliki 7 miliar transistor di dalamnya.

 

Kelebihan Semikonduktor

 

1. Karena perangkat semikonduktor tidak memiliki filamen, maka tidak diperlukan daya untuk memanaskannya yang menyebabkan emisi elektron.

 

2. Transistor tidak memiliki filmen sehingga tidak memerlukan daya untuk menghasilkan emisi elektron.

 

3. Karena tidak diperlukan pemanasan, perangkat semikonduktor akan segera beroperasi setelah sirkuit dihidupkan.

 

4. Semikonduktor tidak memiliki komponen mekanis sehingga tidak menghasilkan dengung atau suara saat digunakan.

 

5. Semikonduktor memiliki tegangan operasional yang rendah dibandingkan tabung vakum.

 

6. Karena ukurannya yang kecil, rangkaian yang melibatkan perangkat semikonduktor sangat kompak.

 

7. Perangkat semikonduktor tahan guncangan.

 

8. Semikonduktor harganya lebih murah.

 

9. Masa pakai bahan semikonduktor hampir tidak terbatas.

 

Kekurangan Semikonduktor

 

1. Perangkat semikoduktor menghasilkan noise gelombang yang lebih tinggi dibandingkan dengan di tabung vakum.

 

2. Semikonduktor memiliki kemampuan daya yang lebih rendah.

 

3. Dalam rentang frekuensi tinggi, transistor memiliki responder yang buruk.