KULIAH 1 Fisika

Semikonduktor

 Struktur Kristal  Elektron, Hole & Model Ikatan  Semikonduktor intrinsik  Doping  Doping dengan Acceptor  Proses Kompensasi (Donor & Acceptor)

STRUKTUR KRISTAL

    Kristal Si dibentuk oleh ikatan sebuah atom dengan 4 atom terdekat Tiap rusuk mempunyai panjang 5,43 A o Semua atom kecuali sebuah atom ditengah menempati puncak dalam bentuk tetrahedron reguler.

Atom-atom terpisah dengan jarak 2,35 A o .

Elektron, Hole dan Model Ikatan

      Elektron-elektron yang terhubung bersama bertindak sebagai pengikat atom-atom .

Model ikatan pada kristal merupakan ikatan kovalen (Elektron Valensi).

Kristal murni merupakan Isolatotor Hole akan terbentuk jika temperatur naik & elektron terbebas dari ikatannya Energi untuk membebaskan ikatan elektron disebut energi ionisasi (Si= 1,1 eV dan Ge = 0,7 eV) Konduksi listrik pada kristal murni disebabkan oleh elektron & hole bersama-sama.

Semikonduktor Intrinsik

  Semikonduktor Intrinsik merupakan semikonduktor yang mempunyai jumlah elektron bebas dan hole sama, tanpa mengandung bahan ketidakmurnian. Hukum Aksi - Massa :

n o

.

p o



n i

2 (

T

) n o = konsentrasi elektron (cm -3 ), T =300K p o = konsentrasi hole (cm -3 ),T = 300 K n i = konsentrasi intrinsik (cm -3 ),T = 300 K = 10 20 cm -3 .

n o = p o = n i = 10 10 cm -3 .

DOPING

  Doping : Proses membuat ketidakmurnian pada kristal Si (Semikonduktor Extrinsik) Ketidakmurnian dengan atom bervalensi 5 (Donor): As, P,Sb & 3 (Acceptor): B,Al,Ga,In

n P o

0  

N d n i n

2 2

o

 

N

2

n i

2

d N d

 ;

P o N d

 10 20

N d cm

 3 (

T

 300

K

) N D = Konsentrasi Donor (cm -3 )  Tipen n : (pembawa mayoritas = elektron & Minoritas = Hole)

Doping dengan Acceptor

   Menambahkan ketidakmurnian dengan atom group III dari tabek periodik tipe p : (pembawa mayoritas = hole & Minoritas = Elektron) Konsentransi Acceptor : di mana dan

Proses Kompensasi (Donor & Acceptor)

  Menambahkan ketidakmurnian dengan donor dan acceptor (bersama) Rapat muatan dari elektron, hole, ion donor dan ion acceptor = 0  Dengan memasukkan Hukum aksi massa,  Kompensasi Elektron/hole; Jika,

Cont.

 Untuk Kasus N d > N a , Konsentrasi Elektron dan Hole adalah,  Untuk Kasus N a > N d , Konsentrasi Hole dan Elektron adalah,  Asumsi bahwa,