Perangkat semikonduktor memiliki banyak sekali kesanggupan penanganan arus dan tegangan, dengan peringkat arus lebih dari 5.000 ampere dan peringkat tegangan lebih dari 100.000 volt. Lebih penting lagi, perangkat semikonduktor meminjamkan diri untuk integrasi ke dalam rangkaian mikroelektronika yang kompleks tetapi siap dibangun.
Mereka memiliki kemungkinan masa depan, komponen kunci dari dominan metode elektronik tergolong komunikasi dengan pemrosesan data, konsumen, dan perlengkapan kendali industri.
Apa itu Semikonduktor?
Perangkat semikonduktor merupakan unsur elektronik yang mengeksploitasi sifat elektronik dari materi semikonduktor, seumpama silikon, germanium, dan galium arsenide, serta semikonduktor organik. Perangkat semikonduktor sudah mengambil alih tabung vakum di banyak aplikasi.Perangkat semikonduktor menggunakan konduksi elektronik dalam kondisi padat yang berlainan dengan emisi termionik dalam ruang hampa tinggi. Perangkat semikonduktor dibentuk untuk perangkat diskrit dan rangkaian terintegrasi, yang berisikan beberapa sampai miliaran perangkat yang dibuat dan saling bermitra pada satu substrat semikonduktor atau wafer.
Bahan semikonduktor berkhasiat oleh perilakunya yang sanggup dengan mudah dimanipulasi dengan penambahan pengotor yang dimengerti selaku doping. Konduktivitas semikonduktor sanggup dikelola oleh medan listrik atau magnet, oleh paparan cahaya atau panas, atau oleh deformasi mekanis dari kisi kristalin mono yang didoping; dengan demikian, semikonduktor sanggup bikin sensor yang sungguh baik.
Konduksi arus dalam semikonduktor terjadi bebas dari elektron dan lubang (holes), secara kolektif dimengerti selaku pembawa muatan. Doping silikon dilaksanakan dengan menyertakan sejumlah kecil atom pengotor dan juga untuk fosfor atau boron, secara signifikan mengembangkan jumlah elektron atau lubang dalam semikonduktor.
Ketika semikonduktor yang didoping mengandung lubang berlebih, disebut semikonduktor tipe-p (positif untuk lubang), dan di saat mengandung beberapa elektron bebas berlebih, dimengerti selaku semikonduktor tipe-n (negatif untuk elektron), merupakan tanda muatan dari operator muatan seluler mayoritas. Persimpangan yang terbentuk di mana semikonduktor tipe-n dan tipe-p bergabung bareng disebut persimpangan p-n.
Dioda
Dioda semikonduktor merupakan perangkat yang lazimnya berisikan pn-junction tunggal. Persimpangan atau junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n membentuk tempat deplesi di mana konduksi arus dicadangkan oleh kurangnya pembawa muatan bergerak.Ketika perangkat bias maju, daerah penipisan ini berkurang, memungkinkan untuk konduksi yang signifikan, di saat dioda bias balik, cuma sedikit arus yang sanggup diraih dan daerah penipisan sanggup diperpanjang.
Mengekspos semikonduktor kepada cahaya sanggup menciptakan pasangan hole elektron, yang mengembangkan jumlah pembawa bebas dan dengan demikian konduktivitas. Dioda yang dioptimalkan untuk mempergunakan fenomena ini dimengerti selaku Photodioda. Dioda semikonduktor bervariasi juga digunakan untuk menciptakan cahaya, dioda pemancar cahaya (LED) dan Dioda laser.
Transistor
transistor PNP atau transistor NPN. Bagian tengah atau base, daerah di antara persimpangan lazimnya sungguh sempit. Daerah lain, dan terminal yang terkait, dimengerti selaku emitor dan kolektor.Arus kecil yang disuntikkan lewat persimpangan antara base dan emitor merubah sifat-sifat persimpangan pengumpul base sehingga sanggup mengalirkan arus walaupun bias balik. Ini bikin arus yang lebih besar antara pengumpul dan emitor, dan dikendalikan oleh arus base-emitor.
Tipe lain dari transistor yang dinamakan selaku transistor pengaruh medan (transistor FET), beroperasi dengan prinsip bahwa konduktivitas semikonduktor sanggup meningkat atau menyusut dengan adanya medan listrik. Medan listrik sanggup mengembangkan jumlah elektron dan lubang dalam semikonduktor, sehingga merubah konduktivitasnya.
Medan listrik sanggup dipraktekkan oleh pn junction bias balik, dan itu membentuk junction field-effect transistor (JFET) atau dengan elektroda yang diisolasi dari materi curah oleh lapisan oksida, dan membentuk metal-oxide semiconductor field-effect transistor (transistor MOSFET).
Sekarang paling banyak digunakan di MOSFET, perangkat solid-state, dan perangkat semikonduktor. Gerbang elektroda diisi untuk menciptakan medan listrik yang sanggup menertibkan konduktivitas "saluran/channel" antara dua terminal, disebut source dan drain. Tergantung pada jenis pembawa di channel, perangkat mungkin n-channel (untuk elektron) atau p-channel (untuk lubang/holes) MOSFET.
Bahan Semikonduktor
Silikon (Si) merupakan materi yang paling banyak digunakan dalam perangkat semikonduktor. Ini memiliki ongkos materi baku lebih rendah dan proses yang relatif sederhana. Kisaran suhu yang berkhasiat menjadikannya di sekarang ini kompromi terbaik di antara banyak sekali materi yang bersaing.Silikon yang digunakan dalam pengerjaan perangkat semikonduktor di sekarang ini dibentuk menjadi mangkuk yang berdiameter cukup besar untuk memungkinkan pengerjaan wafer 300 mm (12 in.).
Germanium (Ge) banyak digunakan dalam materi semikonduktor awal, tetapi sensitivitas termalnya bikin kurang berkhasiat ketimbang silikon. Saat ini, germanium sering diaduk dengan (Si) silikon untuk digunakan dalam perangkat SiGe berkecepatan sungguh tinggi; IBM merupakan produsen utama perangkat tersebut.
Gallium arsenide (GaAs) juga banyak digunakan dengan perangkat berkecepatan tinggi, tetapi sejauh ini, susah untuk membentuk mangkuk berdiameter besar dari materi ini, menangkal ukuran diameter wafer secara signifikan lebih kecil ketimbang wafer silikon sehingga bikin buatan massal Gallium arsenide (Gaas) perangkat secara signifikan lebih mahal ketimbang silikon.
Contoh Bahan Semikonduktor
Daftar perangkat semikonduktor lazim utamanya meliputi dua terminal, tiga terminal dan empat perangkat terminal.
Perangkat dua terminal adalah
- Dioda (dioda penyearah)
- Dioda Gunn
- Dioda IMPATT
- Dioda Laser
- Dioda Zener
- Dioda Schottky
- Dioda PIN
- Dioda Tunnel
- Light-emitting diode (LED)
- Photo Transistor
- Photocell
- Sel Surya
- Dioda penekan tegangan transien
- VCSEL
Perangkat tiga terminal adalah
- Transistor Bipolar (BJT)
- Transistor Efek Medan (FET)
- Transistor Darlington
- Transistor Bipolar Gerbang Terisolasi (IGBT)
- Transistor Unijunction
- SCR
- Thyristor
- TRIAC
Perangkat empat terminal adalah
Aplikasi Perangkat Semikonduktor
Semua jenis transistor sanggup digunakan selaku blok bangunan gerbang logika, yang berkhasiat untuk mendesain rangkaian digital. Di rangkaian digital seumpama selaku mikroprosesor, transistor jadi yang bertindak selaku sakelar (on-off); di MOSFET, misalnya, tegangan yang dipraktekkan ke gerbang menyeleksi apakah sakelar on atau off.Transistor yang digunakan untuk rangkaian analog tidak bertindak selaku sakelar (on-off); relatif, mereka merespons kisaran input yang kontinu dengan kisaran output yang kontinu. Rangkaian analog yang lazim tergolong Osilator dan Penguat (amplifier).
Rangkaian yang menghubungkan atau menerjemahkan antara rangkaian analog dan rangkaian digital dimengerti selaku rangkaian sinyal campuran.
Kelebihan Perangkat Semikonduktor
- Karena perangkat semikonduktor tak punya filamen, maka tidak dikehendaki daya untuk memanaskannya sehingga membuat emisi elektron.
- Karena tidak dikehendaki pemanasan, perangkat semikonduktor akan mulai beroperasi secepatnya sehabis rangkaian dinyalakan.
- Selama operasi, perangkat semikonduktor tidak menciptakan bunyi dengungan.
- Perangkat semikonduktor memerlukan operasi tegangan rendah dibandingkan dengan tabung vakum.
- Karena ukurannya yang kecil, rangkaian yang melibatkan perangkat semikonduktor sungguh kompak.
- Perangkat semikonduktor bebas dari kejut.
- Perangkat semikonduktor lebih hemat biaya dibandingkan dengan tabung vakum.
- Perangkat semikonduktor memiliki masa pakai yang nyaris tak terbatas.
- Karena tidak ada vakum mesti dibentuk dalam perangkat semikonduktor, mereka tak punya duduk masalah kerusakan vakum.
Kekurangan Perangkat Semikonduktor
- Tingkat kegaduhan lebih tinggi pada perangkat semikonduktor dibandingkan dengan yang ada di tabung vakum.
- Perangkat semikonduktor biasa tidak sanggup menanggulangi daya lebih banyak seumpama tabung vakum biasa.
- Dalam rentang frekuensi tinggi, mereka memiliki responden yang buruk.
Jadi, ini semua tentang banyak sekali jenis perangkat semikonduktor tergolong dua terminal, tiga terminal dan empat perangkat terminal. Kami harap Anda mendapat pengertian yang lebih baik tentang rancangan ini.
